מחקרים

לראשונה בתולדות המדע גילו חוקרים מאוניברסיטת תל אביב, בהובלת פרופ' דורותה הושון מבית הספר לזואולוגיה וממוזיאון הטבע ע״ש שטיינהרדט, בעל חיים שאינו נושם אוויר. עד לתגלית החדשה סברו המדענים כי כל בעלי החיים בעולמנו זקוקים לחמצן בכדי להתקיים, אך עתה כל הכללים משתנים.

מייצר אנרגיה ללא חמצן

"במסגרת מחקר מקיף ריצפנו את הגנום של טפילי דגים," מסבירה פרופ' הושון. "בין היתר ריצפנו את הגנום של Henneguya salminicola - בעל חיים זעיר בעל פחות מעשרה תאים, שחי ברקמת השריר של דג הסלמון ושייך למערכת הצורבים.

להפתעתנו גילינו שלחיה הזאת אין כלל גנים הקשורים לתהליך הנשימה האירובית בתא. המשמעות היא שבניגוד לכל בעלי החיים המוכרים, ובהם קרובי משפחתו של הטפיל עצמו כמו המדוזות, האלמוגים ושושנות הים, היצור הזה אינו צורך חמצן לנשימה. עד היום הכרנו אורגניזמים אחרים כמו חיידקים, פטריות ואמבות, שמייצרים אנרגיה ללא חמצן, אך אלה אינם מוגדרים כמשתייכים לממלכת בעלי החיים. הטפיל שמצאנו הוא היצור הראשון המוגדר כבעל חיים חסר יכולת לנשום חמצן".

המחקר נערך במימון BSF – הקרן הדו-לאומית למדע ארה"ב-ישראל, והשתתפו בו פרופ' ג'רי ברתולומיו מאוניברסיטת אורגון סטייט וחוקרים מאוניברסיטת קנזס ומהמרכז הלאומי למחקר מדעי CNRS בצרפת. הוא התפרסם בכתב העת PNAS.

ויתר על הנשימה

הנחת המדענים כי כל האורגניזמים המשתייכים לממלכת בעלי החיים זקוקים לחמצן, נסמכה בין היתר על העובדה שמדובר באורגניזמים רב-תאיים ומפותחים יחסית, שהופיעו לראשונה על כדור הארץ כשרמת החמצן באוקיינוסים עלתה.

החוקרים משערים כי יתכן שהטפיל 'ויתר' על הנשימה במהלך האבולוציה שלו, מכיוון שבסביבתו הטבעית, בעיקר בתוך רקמת השריר של הדג, החמצן אינו נגיש. "עדיין לא ברור לנו איך הוא מייצר לעצמו אנרגיה כדי לחיות," אומרת פרופ' הושון. "יתכן שהוא נוטל מתאי הדג הפונדקאי מולקולות של מקור האנרגיה ATP, ויתכן שהוא נושם נשימה אנאירובית, כלומר נשימה ללא חמצן, המאפיינת בדרך כלל אורגניזמים זעירים שאינם מוגדרים כבעלי חיים."

^{חי לו בגופו של דג הסלמון. הטפיל החדש שאינו נושם}

אבולוציה הפוכה

לדברי פרופ' הושון יש לתגלית משמעות מיוחדת לחקר האבולוציה: "בדרך כלל מקובל לחשוב שבמהלך האבולוציה האורגניזמים נהיים מורכבים וסבוכים יותר, ושיצורים חד-תאיים או בעלי תאים בודדים הם פשוטים וקדומים יחסית. אך לפנינו יצור שהתהליך האבולוציוני שלו היה הפוך ככל הנראה".

"מכיוון שהוא חי בסביבה נטולת חמצן, הוא השיל מעצמו גנים מיותרים האחראים על הנשימה האירובית, והפך לאורגניזם פשוט יותר. מבחינתו, לגנום קטן ופשוט יש יתרונות משמעותיים, מכיוון שהוא מאפשר לטפיל לשכפל את עצמו מהר יותר. ולסיכום: מסתבר שגם באבולוציה לפעמים פחות זה בעצם יותר..."

ד"ר רחלי שריג מבית הספר לרפואת שיניים ע"ש מוריס וגבריאלה גולדשלגר, וממרכז דן דוד לחקר תולדות האדם של הפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר ושל מוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט, מצאה בשיתוף עם ד"ר עומרי ברזילי, ראש תחום מחקר והתמחויות הארכיאולוגיה ברשות העתיקות, שש שיניים אנושיות במערת מנות שבגליל המערבי.

השיניים, שנמצאו בשכבות המזוהות עם התרבות האורניאקית שמוצאה באירופה, מהוות עדות אנתרופולוגית ראשונה לאוכלוסיית בני אדם, שהיגרה מאירופה לארץ ישראל לפני כ-40,000 שנה. מאמר המחקר התפרסם לאחרונה בכתב העת Journal of Human Evolution.

האדם הניאנדרטלי נטמע באדם המודרני

המערה נחקרת כבר כעשור, על ידי ד"ר ברזילי, פרופ' ישראל הרשקוביץ ממרכז דן דוד באוניברסיטת תל אביב, ופרופ' עפר מרדר מאוניברסיטת בן-גוריון שבנגב, במטרה להתחקות אחרי התפתחות האדם המודרני בארץ ישראל. ניתוח דנטלי של השיניים שנמצאו קבע, כי הן שייכות לבני אדם מתקופות שונות: לאדם המודרני ולאדם הניאנדרטלי.

"לממצא שלנו יש חשיבות רבה בזיהוי תושבי המערה לפני עשרות אלפי שנים," אומרת ד"ר שריג, שמסבירה בפודקאסט על הקשר המפתיע בין אנתרופלוגיה ורפואת שיניים, ועל התגליות המפתיעות על טבע האדם, שנחשפות בזכות שילוב שני התחומים. "שיניים נשמרות טוב יותר מעצמות, כי הן עשויות מאמייל, שהוא החומר העמיד ביותר בגוף. חשוב מכך: במבנה, בצורה ובטופוגרפיה (הבליטות על פני השטח) של השן יש מרכיב גנטי חזק, המאפשר לשייך שיניים לאוכלוסיות ספציפיות. במחקר הנוכחי התבססנו על צורתן החיצונית והפנימית של השיניים, כדי לאפיין ולשייך אותן. בארבע מהשיניים ביצענו בדיקות מעמיקות במעבדה: סריקות מיקרו-CT ואנליזות תלת-ממדיות".

התוצאות שהתקבלו הפתיעו את החוקרים: שן אחת הראתה קשר מובהק למין הומו סאפיינס - האדם המודרני; שן אחרת הראתה תכונות אופייניות לאדם הניאנדרטלי; ושתי שיניים הראו שילוב נדיר של תכונות ניאנדרטליות ומודרניות.

החוקרים מציינים כי שילוב כזה נמצא עד היום רק באוכלוסיות אירופאיות מראשית התקופה הפליאוליתית העליונה, שהתרחשה לפני כ-40,000 שנה. לאחרונה הוכח השילוב גם גנטית, והוא מרמז כי האדם הניאנדרטלי נטמע באדם המודרני באירופה. "המחקר פורץ הדרך מביא לראשונה את סיפורה של אוכלוסייה האחראית לאחת מהמהפכות התרבותיות החשובות בתולדות האדם", מציין פרופ' הרשקוביץ.

מסביר ד"ר ברזילי: "השיניים נמצאו בשכבות ארכיאולוגיות המשויכות לתרבות האורניאקית. מדובר בתרבות עשירה ומפותחת, המזוהה עם סוף עידן הניאנדרטליים באירופה, ומסמלת עידן חדש בהתפתחות התרבותית של האדם המודרני. בהתבסס על מחקרים גנטיים חדשים, שהראו שבמזרח אירופה הנאנדרטליים נטמעו אל תוך האוכלוסייה האורניאקית המקומית, אנו נוטים לפרש את הימצאותן של תכונות ניאנדרטליות בשיניים שנמצאו במערת מנות, כעדות נוספת לכך שמקורה של התרבות האורניאקית באזור מזרח הים התיכון הוא מאירופה. ייתכן שאוכלוסיות אלה ביקשו להתרחק מתנאי האקלים הקיצוניים ששררו בארצות מוצאן באותה עת - שיאה של תקופת הקרח האחרונה".

פיסת מידע בפאזל העצום של תולדות האדם

"הממצאים שלנו חשובים במיוחד מכיוון שהם שופכים אור על תקופה עלומה יחסית בתולדות האדם בארץ ישראל," מסכמת ד"ר שריג. "כיום משערים  שהניאנדרטליים נעלמו מהלבנט לפני כ-50 אלף שנה, עם הגעתם של אוכלוסיות אדם מודרני מאפריקה. מציאתם של מאפייני הומו סאפיינס וניאנדרטליים בשיניים מלפני 38 אלף שנה במערת מנות, תומכת בהשערה שהאוכלוסייה שהיגרה לכאן ככל הנראה מאירופה הייתה מעורבת, וייתכן שהביאה עמה את תרבותה באותה עת. בדרך זו מספק המחקר שלנו עוד נקודת זמן ברצף האבולוציוני והתרבותי, עוד פיסת מידע בפאזל העצום שנקרא תולדות האדם".

ממצאי התגלית ההיסטורית של צוות חוקרים בינלאומי, בראשותם של פרופ' ישראל הרשקוביץ מהמחלקה לאנטומיה ואנתרופולוגיה בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר באוניברסיטת תל אביב ופרופ' מינה וינשטיין-עברון מהמכון לארכיאולוגיה ע"ש זינמן באוניברסיטת חיפה, התפרסמו בכתב העת היוקרתי Science.

"הממצא החדש ממערת מיסליה מאיר באור חדש את שאלת האדם המודרני: מתי הופיע ומתי יצא מאפריקה. הממצא מערער את התיאוריה הקלאסית של היציאה מאפריקה, הוא משנה את לוח הזמנים ואת ההגדרה של מהו אדם מודרני," אומר פרופ' הרשקוביץ, המשמש גם כראש מרכז דן דוד לחקר תולדות האדם במוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב.

ארץ ישראל - כור ההיתוך של האדם הפרה-היסטורי

פרופ' הרשקוביץ מסביר, שזמן הופעת האדם הנבון, תיארוך יציאתו מאפריקה ומסלולי ההגירה שלו מאפריקה לאירופה ואסיה עומדים בבסיס הבנת האבולוציה של המין האנושי. ארץ ישראל היא פרוזדור מרכזי להגירה אנושית בתקופת הפלייסטוקן (שני מיליון השנים האחרונות לערך), שלאורכה התקיימו קבוצות בני-אדם שונות, לעיתים בו-זמנית. התגלית החדשה פורצת דרך להבנת האופן שבה התגבשה האוכלוסייה האנושית, מאוסף של קבוצות מקומיות לאוכלוסייה הומוגנית אחת.

"עבור בני האדם שיצאו מאפריקה, העולם לא היה ריק", מסביר פרופ' הרשקוביץ. "בנוסף להומו סאפיינס, חיו בו קבוצות שונות של משפחת האדם כמו: ניאנדרטלים ודינסובים, ואין ספק שהתקיימו קשרי גומלין ביניהם לבין האדם הנבון (ההומו ספאיינס). הממצא שלנו מצביע על כך שחלק חשוב מההתפתחות המורפולוגית של האדם המודרני התרחש כנראה מחוץ לגבולות אפריקה, אולי בארץ ישראל, בין היתר כתוצאה מהכלאות עם אותם מינים אחרים של אדם".

לפי התיאוריה המקובלת, בני אדם מודרניים מבחינה אנטומית התפתחו באפריקה לפני 200,000 שנה והיגרו ממנה לפני 100,000 שנה. אלא שהמאובן ממיסליה דומה מאוד לאדם המודרני, יותר מאשר למאובנים המתוארכים לאותה תקופה שנמצאו באפריקה, והוא קדום בהרבה מבני האדם המודרניים שנתגלו במערות של קפזה (ליד נצרת) וסחול (בכרמל), ונחשבו עד עתה לקדומים ביותר מחוץ לגבולות אפריקה.

פריצת הדרך במיסליה עולה בקנה אחד עם מספר ממצאים ארכיאולוגיים ואנתרופולוגיים חדשים, שגם הם מצביעים על מוצא קדום יותר של האדם המודרני, ועל נדידה של בני אדם מודרניים מאפריקה לפני התאריך המקובל של 100,000 שנה לפני זמננו. לממצאים הללו מתווספים מחקרים גנטיים שפורסמו בשנים האחרונות המחזקים את ההשערה לפיה בני האדם המודרניים התפתחו באפריקה מוקדם משסברו, לפני 300-500 אלף שנה.

על פי פרופ' מינה וינשטיין-עברון, מהמכון לארכיאלוגיה ע"ש זינמן בחיפה, הממצאים הארכיאולוגיים מלמדים שתושבי מערת מיסליה היו קבוצה מיומנת של ציידים-לקטים, שצדו יונקים גדולים, שלטו באש, השתמשו במגוון צמחים וייצרו כלי-אבן אופייניים לראשית התקופה הפליאוליתית התיכונה באזורנו, בדומה לבני האדם המודרניים באפריקה. "תעשיית הכלים של בני האדם המודרניים במיסליה הייתה שונה מאוד מזו של קודמיהם בלבנט ומעידה על תחכום רב ועל חדשנות", אומרת פרופ' וינשטיין-עברון. "הימצאות ערכת-כלים כזו במערת מיסליה לצד מאובן אנושי בן כמעט 200,000 שנה, מרמזת על כך שהשינוי התרבותי במעבר בין התקופות השונות באזורנו היה מלווה הפעם בחילופי אוכלוסיות הומינינים שונות".