התכנסות מולקולרית במדוזות: שינויים גנטיים זהים הופיעו בשושלות שנפרדו לפני יותר מ-600 מיליון שנה

מחקר בגנים של מדוזות מראה כי התכנסות מולקולרית מסתגלת, שבה מינים רחוקים מפתחים בדיוק אותם שינויים גנטיים, נפוצה יותר משחשבו. השינויים הזהים הופיעו גם בשושלות שנפרדו לפני יותר מ-600 מיליון שנה, אך לרוב אינם קשורים לתכונות גופניות דומות.

באבולוציה, לפעמים מינים רחוקים זה מזה מגיעים לאותו פתרון. כנפיים התפתחו בנפרד אצל ציפורים, עטלפים וחרקים. תופעה כזו נקראת התכנסות. מחקר חדש בחן התכנסות מולקולרית, כלומר שינויים זהים ברמת הגנים. החוקרים מצאו כי במדוזות ובקרוביהן היא נפוצה הרבה יותר משחשבו, גם בין שושלות שנפרדו לפני יותר מ-600 מיליון שנה.

המחקר נערך באוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה (UCSB), באוניברסיטת קנזס, באוניברסיטת טקסס A&M ובאוניברסיטת נברסקה. הוא פורסם בכתב העת PNAS. החוקר הבכיר הוא פרופ' טוד אוקלי, ביולוג מ-UCSB.

שאלה שעדיין לא נחקרה מספיק

"אנחנו חוקרים כאן אבולוציה מולקולרית – עד כמה שינויים גנטיים דומים מתרחשים באורגניזמים שונים", אמר ד"ר קורי ברגר, חוקר בתר-דוקטורט במעבדתו של אוקלי. "וזה בדיוק דבר שאנחנו לא יודעים עליו הרבה".

"אם אותו שינוי ספציפי קרה במינים רחוקים זה מזה, אנחנו קוראים לזה התכנסות", הסביר אוקלי. ההתכנסות שנבדקה היא מסתגלת, כלומר שינויים שקשורים להתאמה של היצור לסביבתו.

קבוצה עתיקה עם תכונות שחוזרות על עצמן

החוקרים התמקדו במדוזאים (Medusozoa), קבוצה עתיקה של מדוזות וקרוביהן שהופיעה לפני כ-650 מיליון שנה. בקבוצה הזו תכונות גופניות התפתחו שוב ושוב באופן עצמאי. עיניים, למשל, הופיעו בה כמה פעמים. גם שלב המדוזה השוחה בחופשיות אבד בה שוב ושוב בשושלות שונות.

"אנחנו חוקרים את הקבוצה העתיקה במיוחד הזו של בעלי חיים, שיש לה כמה תכונות מתכנסות מעניינות", אמר ברגר. בזכות התכונות האלה, הקבוצה מתאימה לבדוק אם התכנסות בגוף מלווה בהתכנסות בגנים.

איך נערך המחקר

הצוות שילב נתוני מאובנים ונתונים מולקולריים, ובנה את אחד מעצי האבולוציה המקיפים ביותר של מדוזות עד כה. בשיטה שנקראת שחזור מצב קדמוני, הם הסיקו מתי תכונות כמו עיניים התפתחו באופן עצמאי.

"ריצפנו את כל הגנים במדוזות השונות האלה, את כל הגנים שמתבטאים", אמר אוקלי. אחר כך השוו החוקרים את דפוסי השינוי בגנים בין השושלות. הם חיפשו מקרים שבהם אותו שינוי בדיוק הופיע במינים רחוקים. מספר השינויים המולקולריים החוזרים שמצאו היה גבוה מהצפוי.

הגנים מתכנסים, הגוף לא בהכרח

ההנחה המתבקשת הייתה שההתכנסות הגנטית תופיע בעיקר אצל מינים שפיתחו תכונות גופניות דומות. "אולי פשוט אורגניזמים שיש להם התכנסות פנוטיפית, שנראים דומים, הם אלה שגם ההתכנסות המולקולרית מתרחשת אצלם", תיאר ברגר את ההשערה הזו.

אבל זה לא מה שנמצא. ההתכנסויות הגנטיות לא עקבו באופן עקבי אחרי ההתכנסויות הגופניות, כמו התפתחות חוזרת של עיניים או אובדן שלב המדוזה. כותרת המאמר מסכמת זאת: ההתכנסות המולקולרית המסתגלת נפוצה לאורך זמן עמוק, ו"מנותקת ברובה" מההתכנסות בתכונות הגוף. לדברי החוקרים, היא משקפת תהליך מורכב יותר, הכולל יחסי גומלין בין האורגניזמים לבין הסביבה שלהם.

אבולוציה צפויה יותר?

"כמות הדמיון הגנטי מעידה שברמה הגנטית, האבולוציה עשויה להיות ניתנת לחזרה יותר", אמר אוקלי. לדבריו, ייתכן שהיא גם צפויה יותר משחשבו. "אבל זה גם אומר שעדיין יש לנו המון ללמוד על האופן שבו הגנים מתפקדים", הוסיף, וגם על האופן שבו הדבר בא לידי ביטוי ברמת האורגניזם כולו.

שותפים נוספים למחקר הם מרינה סטוילובה ופולין קרטרייט מאוניברסיטת קנזס, רבקה וארני מאוניברסיטת נברסקה, מריה פיה מיליאטה מאוניברסיטת טקסס A&M וסם אברמס מ-UCSB.

שאלות ותשובות

מה זו התכנסות מולקולרית?

מצב שבו מינים רחוקים זה מזה מפתחים, כל אחד בנפרד, את אותו שינוי ספציפי בגנים שלהם. כשהשינוי קשור להתאמה לסביבה, מדברים על התכנסות מסתגלת.

למה נבחרו דווקא מדוזות?

המדוזאים הם קבוצה עתיקה, בת כ-650 מיליון שנה. תכונות כמו עיניים הופיעו בה כמה פעמים באופן עצמאי, ולכן אפשר לבדוק בה את הקשר בין התכנסות בגוף להתכנסות בגנים.

האם מדוזות עם עיניים חולקות את אותם שינויים גנטיים?

לא באופן עקבי. החוקרים מצאו שההתכנסויות הגנטיות לא עקבו באופן אמין אחרי התכונות הגופניות, כמו עיניים או אובדן שלב המדוזה.

מה המשמעות לחקר האבולוציה?

לפי החוקרים, ייתכן שברמה הגנטית האבולוציה ניתנת לחזרה וצפויה יותר משחשבו. עם זאת, עדיין לא ידוע הרבה על תפקוד הגנים האלה ועל השפעתם על האורגניזם כולו.

המאמר המדעי

Adaptive molecular convergence is pervasive across deep time and largely decoupled from phenotypic convergence, PNAS, 2026.

עוד בנושא באתר הידען

• פטריות פיתחו את הפסיכדליים פעמיים
• החיים יכלו להתפתח בלעדינו: האדם אינו תוצאה הכרחית של האבולוציה
• ה"בלם" שמגן מפני נגיפים: שושנת הים חושפת מנגנון חיסוני
• כל החיים המוכרים חולקים מקור אחד
• מחזירים את סרט ההקלטה – הרהורים על חיים חוצניים ואבולוציה מתכנסת

מקור: הודעה לעיתונות של אוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה

מילים נרדפות לביטוי המפתח: אבולוציה מתכנסת ברמת הגנים, התכנסות גנטית, שינויים גנטיים זהים, אבולוציה מקבילה

מונחים קשורים: מדוזאים, עץ אבולוציוני, שחזור מצב קדמוני, צורבים