עבור ביולוגים אבולוציוניים, אוזני לווייתן הן חידה מוזרה ומרתקת. לימודם בהתפתחותם ברחם יכול לעזור לנו להבין כיצד התפתחו. אולם איסוף עוברי לווייתנים כיום אינו בא בחשבון מכיוון שציד לוויתנים אינו חוקי, ומדענים נאלצים להסתמך על חוטים, אשר לא לעתים קרובות הופכים נקבות הרות.
תוכן קשור
- לווייתני הבליין הקדומים ביותר נשאבו מילולית
- מה לוויתן כחול מת יכול ללמד אותנו על החיים באוקיינוס ועל עצמנו
- איך שני קאובוי לייזר הצילו את היום
- מאחורי הקלעים עם האוצר ניק פיינסון: לוויתן מאובן חדש
אז כשנודע לראשונה החוקרת הסמית'סוניאנית מאיה יאמטו על אוסף של 56 עוברי לוויתן שנשתמרו באלכוהול במוזיאון הלאומי להיסטוריה של הטבע, היא סילקה אותם למעבדת הסריקה של ה- CT במוזיאון. "לעולם לא נשיג חומר מסוג זה שוב", אומר יאמטו, "מכיוון שהם כל כך יקרים ונדירים, לא רצוי לנתח אותם."
יאמאטו, עמית פוסט-דוקטורט שעבד עם אוצר יונקים ימיים מאובנים, ניקולס פיינסון, רצה לבדוק טוב יותר כיצד התפתחו אוזניים בעוברי לוויתן. האוסף כולל כמה דגימות בנות 100 שנה, כאשר רובן מתוארכות לתקופה בראשית ואמצע המאה העשרים, אז היו פעולות לווייתנים מסחריות משגשגות. בשנת 1986 נאסר על ידי נציבות הלווייתנים הבינלאומי ציד לוויתנים, ולמרות שחלק מהדגימות באוסף מקורם בתפוצי לוואי וחוטים, רבים קשורים לציד הלווייתנים של תקופה קדומה יותר.
"הם ייחודיים מכיוון שיש מינים שאיש לא יוכל עוד לאסוף שוב", אומר פיינסון. "בחלק מהמקרים לא ניתן לשכפל את הנסיבות בהן הם נאספו, או שהאורגניזמים אינם שם בטבע."
מכיוון שלניתוח של כל אחד מהדגימות או ביצוע בדיקה פולשנית כלשהי לא הייתה אפשרות, יאמאטו השתמש בטכנולוגיית ה- CT הלא פולשנית כדי לבדוק את התכונות העדינות מאוד בתוך גולגלות הלווייתנים. תוצאות עבודתו של יאמטו מופיעות במחקר חדש שפורסם היום בכתב העת PLOS ONE . מה שמאמאטו מצא עוזר לאשר את התיעוד המאובנים אומר כיצד לווייתנים עברו את המעבר הדרמטי מהיבשה לים, ואיך משפחות הלווייתנים המשיכו לפתח מאפיינים גופניים שונים כדי להתאים לסגנון חיים שונה בסביבתם התת-מימית.
מאיה יאמטו (מימין) ועמיתה מנתקות את ראשו של לווייתן הלבן שנמצא תקוע במפרץ צ'סאפק כדי לבדוק רקמות רכות הקשורות לאוזניים. (תוכנית התגובה לסטרינה של אקווריום בווירג'יניה) קטוסים התפתחו לשתי קבוצות נבדלות: אלה עם שיניים ואלה עם ביילין - מבנה דמוי מסננת זיפי עשוי קרטין. לווייתנים שיניים כמו לווייתני זרע, אורקים ודולפינים צדים ותופסים טרף במלתעותיהם השיניים, אך לווייתני בליין כמו גבולי גב, לווייתן וכחול לווייתן חוטפים מים ומסננים אותם דרך הבלן שלהם כדי ללכוד דגים קטנים וקריל.
לא רק שהם ניזונים בדרכים שונות לחלוטין, אלא ששתי קבוצות הלווייתנים שומעות גם אחרת. הקבוצות מעבדות צלילים בקצוות הנגדים הקיצוניים של סולם התדרים לשמיעה של יונקים. לווייתנים של ביילין משתמשים בצלילי תדרים נמוכים במיוחד בכדי לתקשר לאורך מרחקים ארוכים. הם שומעים ומשמיעים קול באמצעות תדרים נמוכים מאלו שמשמשים כל יונק יבשתי, אפילו פילים.
לווייתנים שיניים, לעומת זאת, שומעים ומפיקים צלילים בתדרים הגבוהים מעטלף החום הקטן, יונק היבשה הגבוה ביותר. לווייתנים שיניים מסתמכים על יכולת זו להדהדה מחדש כדי לנווט ולמצוא טרף.
באמצעות סריקות ה- CT של אוסף הלווייתנים העובריים, יאמאטו ופיינסון הצליחו להתחקות אחר התפתחותם של שני סוגי הלווייתנים השונים מאוד. "אם לסמית'סוניאן לא היה סורק סי.טי. ולא היה לו אוסף היונקים הימיים הגדול ביותר בעולם, ככל הנראה המחקר הזה לא היה קורה", אמר יאמטו.
היא ופינסון הם המדענים הראשונים שזיהו את "המשפך האקוסטי" המתפתח באוזני דגימה עוברית. אוזני לוויתן פנימיות לחלוטין. הם מסתמכים על רקמות שומניות הקשורות למשפך האקוסטי בצורת חרוט, שנמצא רק בלוויתנים. איך שהם עובדים עדיין לא מובנים לגמרי. בכל הלוויתנים השיניים, המשפך האקוסטי פונה קדימה, אך בחלק מהלווייתנים הבלייניים, המשפך מכוון לכיוון הצד של הראש.
צוות המחקר הפך לקבוצת המדענים הראשונה שזיהתה ותארה במקום התפתחותו של אזור מסוים באוזן שנמצא אך ורק בלווייתנים המכונה "המשפך האקוסטי" (למעלה: חרוט ורוד), מבנה שנחשב כמרכיב קריטי. להבנה טובה יותר כיצד שומעים ביילנים (מלמטה) ולוויתנים בעלי שיניים (למעלה) בסביבות המים שלהם. (Yamato M, Pyenson ND (2015)) השלבים המוקדמים של התפתחות האוזניים בעוברים מקבילים לסטייה האבולוציונית של קיטואים מאבות אבותיהם. וחשוב מכך - ההתבדלות בין שתי הקבוצות זו מזו. המשפך האקוסטי מתפתח באופן דומה, בהתחלה, בכל הקטרונים. ואז מאוחר יותר, ככל שהעוברים של שתי הקבוצות מתפתחים, זה משנה אוריינטציה וצורה במוח ומחקה את התהליך האבולוציוני.
"אנחנו רוצים להיות מסוגלים להתחקות אחר כל המבנים בתוך האוזן." אומר יאמטו. "בעוברים מוקדמים אנו רואים את המבנים היונקים האופייניים. הם דומים יותר לכל שאר היונקים - ליונקים יבשתיים. בשיטה הלא פולשנית הזו של חקר הדגימות הנדירות הללו, אנו מסוגלים לראות כיצד מרכיבי היונקים היבשתיים האופייניים מסודרים מחדש כדי ליצור את אוזניהם של לווייתנים מודרניים. "
מידע מסוג זה קשה להשיג. עוברים קדומים אינם משתמרים היטב ברשומת המאובנים. פינסון אומר שיש רק דגימה מאובנת ידועה של לוויתן שלא נולד. לכן בחינת הדגימות ההיסטוריות הללו שכללו 15 מינים שונים של לווייתני שן וגם של בלחן, הייתה כמו פתיחת אוצר נתונים. כעת, כאשר הסריקות זמינות לקהילה המדעית, מדענים אחרים כבר מתחילים להשתמש בהם כדי ללמוד תכונות אחרות של התפתחות לווייתנים.
"איך שאנחנו גדלים, במיוחד ברחם, מספרים לנו הרבה על ההתפתחות שלנו", אומר פיינסון. "אז התבוננות בנתוני העובר יכולה לתת לנו הרבה תשובות מבחינת ההתפתחות של בעל חיים."
"סוג זה של מחקר מסייע להמחיש את המגוון וההתאמה המדהימים של החיים בכדור הארץ", מוסיף יאמטו. "למרות שכולנו צאצאים מאותו אב קדמון, יש לנו אסטרטגיות שונות להתמודדות עם סביבות שונות מאוד."
