הטריק הגנטי של דגי הקילי

דג הקילי משגשג במים מתוקים אבל גם במי האוקיינוס המלוחים, מסוגל לשרוד עד חודשיים ביבשה ולנשום דרך עורו. כשנמאס לו הוא עושה סלטה של 180 מעלות באוויר וחוזר למים. הוא הצליח לכאורה לשבור את הכללים ומתרבה חלק מהזמן ברבייה אל-מינית. איך הוא מצליח לשמור על מגוון גנטי כה מרשים?

יעל גרופר, מכון ויצמן, מכון דוידסוןפורסם: 30.01.18 , 02:07

מקור השם קילי (Killifish) בהולנדית ופירושו פלג מים קטן. דגי קילי (Kryptolebias marmoratus) הם יצורים הרמפרודיטים, כלומר מתרבים ברבייה אל-מינית שבה אותו יצור יכול לתפקד כזכר וכנקבה גם יחד ולהפרות את עצמו. ההפריה העצמית מתרחשת בתוך הדג שלאחר מכן מטיל את העובר בחוץ. במקרים כאלה החומר הגנטי, ה-DNA, משתכפל ועובר לדור הבא כמו שהוא. במקרים נדירים יכולים להיוולד פרטים שהם רק זכרים, והם יכולים להפרות ביצים של דגים הרמפרודיטים (שישמשו במקרה הזה כנקבות), הנקבה מטילה את ביציה ואילו הזכר מפרה אותן מחוץ לגופה.

לצורת ההתרבות הזאת יש הרבה יתרונות, כל עוד התנאים טובים – כלומר הטמפרטורות נוחות, יש אוכל בשפע ואין הרבה טורפים באזור. במצב כזה יש ליצור יתרון אם הוא אינו תלוי לרבייתו בבן זוג חיצוני. מצד שני, רבייה עצמית מביאה לירידה במגוון הגנטי וחושפת את המין לסכנת הכחדה: היא מעודדת שימור של מחלות גנטיות באוכלוסייה ומפחיתה את הסיכוי של הפרטים לשרוד אם התנאים ישתנו לרעה. אם כל הפרטים דומים גנטית זה לזה, אף אחד לא יפתח תכונה חדשה שתעזור לו לשרוד בסביבה המשתנה.

אבל דג הקילי הצליח לעקוף את הבעיה. מחקר שנעשה באוניברסיטת וושינגטון בארצות הברית הראה שאוכלוסיות נפרדות של דגי קילי נבדלות זו מזו גנטית. החוקרים אספו דגימות מ-14 אוכלוסיות נפרדות של דגי קילי מאיי בהאמה, פלורידה, בליז והונדורס במשך 11 דורות של רבייה. בכל פעם אספו מהם דגימות DNA וקבעו את הרצף שלהן כדי להשוות את המבנה הגנטי של הדגים.

מגוונים כשאפשר

להפתעת החוקרים נמצא שאוכלוסיות הדגים היו שונות גנטית זו מזו. אבל אם כולם מתרבים ברבייה עצמית, איך המגוון הגנטי הזה מתאפשר? אחת האפשרויות היא שאצל דגי קילי יש יותר אירועים ספונטניים של יצירת מוטציות גנטיות או אירועי שִחלוף ב-DNA. עם זאת, להיווצרות של מוטציות ושחלופים גנטיים יש הסתברות מסוימת, שאיננה יכולה להסביר את המגוון הגנטי הרב שמצאו החוקרים.

הסבר נוסף יכול להיות קשור לתופעה שנקראת "הכלאת כלאיים" (Crossbreeding), שבה יצור מזן אחד מתרבה עם יצור מזן אחר, או במקרה שלנו מאוכלוסייה אחרת של דגי קילי. הכלאה כזאת יכולה להתרחש כשזכר מאוכלוסייה אחת מתרבה עם פרט הרמפרודיט מאוכלוסייה אחרת. בהכלאת כלאיים, שני מאגרים גנטיים נפרדים מתערבבים ומאפשרים ליצור מגוון גנטי, ממש כמו שמערבבים שני צבעים שונים ומקבלים מהם צבע חדש.

מחקרים אחרים מצאו שכאשר דגי קילי הרמפרודיטים נחשפים לדגים מאוכלוסייה אחרת הם נוטים להטיל יותר ביצים מאשר כשהם פוגשים דגים מאותה האוכלוסייה. אפשר להציג את זה גם כך שכאשר זר מגיע העירה, הדגים מנצלים את המאגר החדש של ה-DNA "האקזוטי", נמשכים אל הזר ומגיבים אליו על ידי יצירת ביצים נוספות.

החוקרים מצאו שהשונות הגנטית בין האוכלוסיות התבטאה בעיקר בגנים שקשורים למערכת החיסון ולרבייה. הם סבורים שהמגוון הגנטי הגדול מאפשר למערכת החיסון להתמודד טוב יותר עם טפילים ומחלות, אבל עדיין לא ברור לגמרי איך המגוון הגנטי במערכת הרבייה תורם לדג.