מי בכלל
צריך חמצן?

חמצן הוא תנאי בסיסי לקיום החיים בכדור הארץ, אבל לא לכולם. הדגים שחיים בתהומות האפלים של מפרץ קליפורניה חושבים כנראה שהם יכולים להסתדר כמעט בלעדיו. באמצעות רובוט תת-ימי גילו חוקרים ממכון סקריפס לאוקיינוגרפיה באוניברסיטת קליפורניה שדגים מסוימים מסוגלים לחיות בתנאים דלי חמצן שנחשבים קטלניים לבעלי חיים אחרים.

מטרת המחקר הייתה ללמוד איך אזורי "חמצן מינימלי" באוקיינוס, שריכוז החמצן בהם נמוך מאוד עקב גורמים פיזיים וביולוגיים, משפיעים על קהילות דגים שחיים על קרקעית הים. לשם כך בחרו החוקרים להתמקד במפרץ קליפורניה ליד מקסיקו, אזור שלא נחקר רבות ושחלקיו הצפוניים והדרומיים מתאפיינים באחוזי חמצן נמוכים בפריסה שונה. בקיצור, מערכת מחקר מושלמת.

בשנת 2015 ערך צוות המחקר סדרה של צלילות באגנים עמוקים במפרץ, באמצעות רובוט תת-ימי משוכלל. הרובוט שלח לחוקרים צילומי וידאו חיים מעומק של 1,400-200 מטר מתחת לפני הים, לצד נתונים מחיישנים שמדדו את אחוז החמצן במים, טמפרטורה, מליחות, עומק וכמות האור.

החוקרים תיארו את ממצאיהם במאמר בכתב העת "Ecology". הכותבת הראשית של המאמר, נטליה גאלו, היא פוסט-דוקטורנטית שעובדת בשיתוף פעולה הדוק עם ליסה לוין ממכון סקריפס לאוקיינוגרפיה והביולוג ג'יימס בארי ממכון המחקר הימי של מונטריי, שהוביל את שיט המחקר.

"בהתחלה לא האמנתי למראה עיני", כתבה גאלו בבלוג מדעי באתר של מכון המחקר הימי של מונטריי. "ראינו צלופחים, כרישים ודגים שוחים באזורים שריכוז החמצן בהם היה פחות מאחוז אחד. בתי הגידול האלה לא היו אמורים להכיל בכלל בעלי חיים, ובכל זאת היו מאות מהם".

חיישני הרובוט הראו שריכוז החמצן בסביבת המחקר היה נמוך פי 40-10 מהסביבה דלת החמצן ביותר שנראו בה דגים חיים עד כה. נמצאו שם מינים של צלופחים (Cusk eels), כרישים (Lollipop catshark) ודגים ממשפחת החוטמניים (Macrouridae).

עמידות מרשימה לתנאי סביבה קיצוניים. דג Cephalurus cephalus במעמקי מפרץ מקסיקו | צילום: מכון סקריפס

לשחות בלי, להרגיש עם

כדי להתמודד עם סביבות גידול דלות חמצן פיתחו בעלי חיים כמה וכמה אסטרטגיות התמודדות: הפחתת צריכת החמצן של הגוף, הגדלת היכולת לקלוט את החמצן בגוף ולאחסן אותו, וייצור אנרגיה בעזרת מנגנוני חילוף חומרים שאינם מתבססים על חמצן. בעזרת הרובוט לכדו החוקרים 31 דגים והביאו אותם למעבדה. בבחינה מקרוב הם הבחינו שלכרישים ולצלופחים יש זימים גדולים ורחבים, תכונה שכנראה מאפשרת להם לקלוט יותר חמצן מהסביבה. בנוסף הדגים היו קטנים, (30-8 ס"מ) ובעלי עצמות רכות – תכונות שמקטינות את צריכת החמצן ועשויות לעזור בחיסכון באנרגיה.

כמו כן החוקרים סבורים שפעילות חילוף החומרים של הדגים ממעמקי מפרץ קליפורניה נמוכה מאוד, דבר שמוריד גם הוא את צריכת החמצן של הגוף. בנוסף נראה שיש להם מולקולות המוגלובין בדם שיכולות לקשור את החמצן ביעילות גבוהה יותר מדגים אחרים. עם זאת עדיין לא ברור לגמרי איך הם שורדים בתנאים קיצוניים כל כך, ומה הן ההתאמות הייחודיות שמאפשרות להם לעשות את זה.

הגילוי גם מחייב להמציא קטגוריות חדשות לסיווג בעלי חיים. בעוד שיש הגדרה לבעלי חיים המשגשגים בסביבות קיצוניות אחרות – למשל הלופילים לאורגניזמים שחיים בסביבות מלוחות במיוחד והיפרתרמופילים עבור אורגניזמים שמשגשגים בטמפרטורות גבוהות מאוד, לא קיים מונח לאלה שחיים בסביבות עם אחוזי חמצן נמוכים במיוחד. לכן החוקרים הציעו את המונח החדש ליגואוקסיפיל (Li-gooxyphile) שמשמעותו ביוונית "אוהב מעט חמצן".

סרטון של מכון סקריפס עם צילומים של הדגים בעומק הים: