"די־אן־איי סביבתי הוא דבר מופלא: זה כמו שיהיו לך עיניים בעורף" (האקולוגית אליזבת קלייר)
לפחות פעמיים הצליחה הצפרדע המנוקדת והנדירה לתעתע בשוחריה. הפעם הראשונה הייתה מעט אחרי שהפציעה מול עיניהם הנפערות של שני חוקרים שיצאו לשוח בעמק החולה, באביב 1940. העגולשון שחור־הגחון, דו־חי אנדמי לעמק, שובב וחסר זנב, לא רק התגלה אז לראשונה אלא גם הביא חבר – קטן בהרבה, אבל עגול לשון לא פחות. בחרדת קודש נאספו שני הפרטים בידי החוקרים ידועי השם היינריך מנדלסון איש תל־אביב והיינץ שטייניץ איש ירושלים. עד כדי כך התרגשו מהתגלית הנדירה, שמנדלסון סירב לשים את העגולשונים בפורמלין כנהוג, וצמד הרעים הונחו יחד בצנצנת. בבוקר למחרת, כבמעשה קסמים, הופיע בצנצנת רק עגולשון אחד. הטריק התגלה די מהר: הפרט הגדול זלל את הקטן, רעות שכזאת. שטייניץ אמר למנדלסון שחבל שהעגולשון הירושלמי אכל את התל־אביבי, ומיהר לנכס את הקניבל המקרקר אליו, לאוסף האוניברסיטה העברית.
ההפתעה השנייה הייתה כשהעגולשון ביצע מופע היעלמות משכנע שנמשך עשרות שנים. היו שהספידו אותו ונקבו בתואר המפורש "נכחד" בעודם מאשימים את מפעל ייבוש החולה, והיו שהמשיכו לחפש. רק בשנת 2011 חילץ את עצמו הודיני של הדו־חיים ממחבואו, למול קהל שמנה אדם אחד – יורם מלכה, פקח בר־מזל של רשות הטבע והגנים שהסתובב בשמורה. מאז מנסים חוקרים, פקחים ואוהבי טבע לעקוב אחר היצור החמקמק שקם לתחייה, אבל הם מתקשים מאוד לראות אותו. העגולשון מוגדר כאחד מעשרת מיני הדו־חיים הנדירים בעולם, ההערכות מדברות על 250 פרטים שנותרו ממנו, והסיכוי לפגוש אותו מזערי.
אבל כעת התמונה עשויה להשתנות, בזכות כלי מבטיח וחדשני שהצטרף לארגז הכלים של המחקר הביולוגי: די־אן־איי סביבתי (eDNA). כמו שמעיד שמו, זהו די־אן־איי שנאסף מהשטח, נשלח אל המעבדה, וניתוח שלו מלמד רבות על המתרחש בסביבה. העיקרון הביולוגי בבסיס השיטה הוא שכל יצור חי משחרר די־אן־איי לסביבתו כל הזמן – דרך הנשימה, הרוק, ההפרשות, תאי העור ועוד – וכך משאיר אחריו טביעת רגל גנטית. העבודה עם די־אן־איי סביבתי כבר מחוללת מהפכה אדירה ביכולת לחקור מגוון בעלי החיים במרחבים שונים, לנטר אותם ולעקוב אחריהם. הפוטנציאל עצום: מטיפת מים אחת אפשר להפיק כמות אדירה של מידע על היצורים החיים במאגר שנאספה ממנו.
פרופ' אורי רול: "הופתענו לגלות שבהרבה ממקווי המים שבדקנו בעמק החולה, יש נוכחות די־אן־איי של עגולשון שחור־גחון. זה בעל חיים שקשה למצוא. יש לו הסוואה טובה, הוא רגיש לכל תנועה במים, ויש לו מעין ריר על כל הגוף, כך שגם אם תחזיקי אותו הוא יברח לך"
וכאן טמונה הבשורה לחוקרי העגולשון. די־אן־איי סביבתי משמש בשנים האחרונות למחקר חלוצי שמטרתו לעקוב אחר אותו דו־חי בלתי נראה, לאתר אותו ולהבין מה בדיוק הוא צריך כדי להמשיך להתקיים. זהו למעשה המחקר הישראלי הראשון המשתמש בכלי הזה לצרכים אקולוגיים ולמען שמירת הטבע. את הפרויקט הובילה ד"ר שרון רנן ממעבדתו של פרופ' אלי גפן במחלקה לזואולוגיה באוניברסיטת תל־אביב, בשיתוף עם פרופ' שריג גפני מהמרכז האקדמי רופין. החוקרים אספו דגימות מים מ־52 מקווי מים בעמק החולה, סיננו אותן, זיקקו כל מה שמכיל די־אן־איי, ואיתרו את החומר הגנטי של העגולשון.
איך יודעים לזהות את כבודו? רגע קל של גנטיקה: לכל מין ביולוגי יש מעין ברקוד אישי, רצפים מסוימים בתוך הדי־אן־איי שייחודיים רק לו, ויכולים לשמש סימן היכר גנטי. כדי לחקור את החומר הגנטי שהוצא מהמים "מגבירים" אותו, כלומר משכפלים אותו שוב ושוב בשיטה שמכונה PCR – שם שנשמע מוכר מהבדיקות של ימי הקורונה העליזים. כשיש מספיק חומר לעבוד עליו, מעבירים אותו למכונות ריצוף ש"קוראות" אותו. המכונות הללו מאפשרות היום למפות די־אן־איי במהירות, ביעילות ובעלות נמוכה, ולאתר בתוכו ברקוד ייחודי של אורגניזם מסוים, על פי השוואה למאגרי הנתונים הגנטיים שהולכים ומשתכללים ברחבי העולם.
החומר שנאסף מעמק החולה סיפק את האקדח המעשן: כן, העגולשון שחור־הגחון היה כאן. "הופתענו לגלות שבהרבה ממקווי המים שבדקנו יש נוכחות די־אן־איי שלו", משחזר בהתרגשות פרופ' אורי רול מאוניברסיטת בן־גוריון – אקולוג, שותף למחקר וגם חובב מושבע של עגולשונים, שאפילו תמונת הפרופיל שלו בוואטסאפ היא אותו שחור־גחון. "כשביקשנו לאפיין את האזורים שאותרה בהם נוכחות גנטית של העגולשון, גילינו דבר מעניין: אחד הפרמטרים שמראים בצורה הטובה ביותר איפה נוכל למצוא אותו הוא השטח של ביצת החולה בעבר. זאת אומרת, העגולשון עדיין שומר על זיקה לאותם אזורי ביצה, אף שעמק החולה השתנה לחלוטין מאז ייבושו. על בסיס המידע הגנטי שנאסף במחקר אנחנו ממפים את הנקודות שהוא עשוי להתקיים בהן, ומחפשים אחריו בשטח.
נרחבת של קיפודי ים באי ראוניון. צילום: Jean Pascal Quod
"חשוב לומר שמאז תחילת המחקר ועד היום, עדיין לא מצאנו עגולשון במקווי המים שאיתרנו בהם די־אן־איי. קודם כול, כי נוכחות של חומר גנטי לא מוכיחה בוודאות שהוא עצמו שם – יכול להיות שמים זרמו ממקומות אחרים. ובעיקר, כי זה בעל חיים שקשה מאוד למצוא אותו. לא סתם חשבו שהוא נכחד. גם היום, כשכבר יודעים איפה לחפש ואיך לאתר אותו, זה מאתגר".
בוא נפתח את זה: למה הוא קשה כל כך להשגה?
"אפילו אם אני יודע שהוא נמצא במקום מסוים, ואני אצביע לך על המקום הזה, את לא בהכרח תראי אותו. החמקמקות של העגולשון קשורה בכמה דברים. במשך שנים חיפשנו אותו בעונה הלא נכונה – בחורף, כי זאת תקופת הפעילות של שאר הדו־חיים שקיימים בארץ. אבל העגולשון פעיל דווקא בקיץ, ולכן הוא חייב מקווי מים קבועים. בחורף הוא מתחפר בבוץ, ואין סיכוי למצוא אותו. יש לו הסוואה טובה מאוד, ובדרך כלל רואים ממנו רק את הנחיריים והעיניים. גם אם את עומדת בתוך המים במרחק חצי מטר ממנו, לא תמיד תראי אותו. ואחרי שחיפשת ומצאת אותו, עדיין הרבה יותר קשה לתפוס אותו מכל הדו־חיים האחרים. העגולשון רגיש לכל תנועה במים, ויש לו מעין ריר על כל הגוף, כך שגם אם תחזיקי אותו ביד הוא יברח לך. אבל עם כל המידע שצברנו, והכלי החדש הזה, אנחנו מקווים שאנחנו בדרך הנכונה".
מטרת־העל של המחקר, מציין רול, היא לא רק לאתר את העגולשון ודיינו. השאיפה היא להבין מה נחוץ לו כדי להתקיים, וליצור לו בתי גידול חלופיים תחת אלה שנהרסו עם ייבוש החולה. כמו כן יש כוונה ליצור גרעין רבייה, כלומר לגדל קבוצת עגולשונים בשבי וכך ללמוד על בעל החיים הנדיר ולהגן עליו מפני הכחדה. שני גרעינים חלוציים כאלה כבר הוקמו – אחד בשמורת החולה, בידי הפקח מלכה, ושני בגן החיות התנ"כי בירושלים. אגב, בעקבות ריבוי הטילים, הכטב"מים, השרפות ושאר מרעין בישין בחסות המלחמה, נולד "מבצע עגולשון": מעמק החולה יצאה מכונית ובה טרריומים, מכלים ייעודיים שדרים בהם בכיף עשרים עגולשונים, חברי גרעין הרבייה, לצד מלאי חגבים וצרצרים לנשנוש. כל החבורה נסעה לסאבלט אצל הדודים מגן החיות התנ"כי עד יעבור זעם. לפני כחודשיים שבו העגולשונים לשמורה, בעקבות הפסקת האש בצפון.
אחת, שתיים, שלוש, דג
איסוף די־אן־איי סביבתי משמש לא רק לאיתורם ולשימורם של מינים נדירים; הוא יכול להיות לעזר במגוון רחב של שאלות שהמדע עדיין לא הצליח לתת עליהן מענה. אחת מהן פשוטה לכאורה: כמה מינים יש בים? למרבה ההפתעה, גם בעידן טכנולוגי מתקדם כל כך, המגוון הביולוגי שמעבר לקו החוף הוא עדיין בגדר חידה. כדי לצלול לעומק הבעיה נחזור למחקר עבר בינלאומי שנמשך עשור וחבק אוניברסיטאות, מכונים ואוקיינוסים. בשנת 2010 פורסמו בתרועה גדולה תוצאותיו, במסמך עב כרס שכותרתו "הסקר הראשון של החיים מתחת למים". 2,700 מדענים, 670 מכוני מחקר, 540 משלחות, 650 מיליון דולר ו־9,000 ימים בים נדרשו כדי להעריך שמספר המינים השונים החיים בים הוא מיליון. הסקר העניק למדע היכרות עם אלפי מינים חדשים, ותובנות חשובות באשר לשינויים המתרחשים באוקיינוסים ולעתיד החיים התת־מימיים. בהקדמה לדו"ח נכתב כי הוא "מציג תמונה חסרת תקדים של המגוון והשפע של היצורים החיים בעולם המים". אלא שנראה שהתמונה חסרת התקדים קצת מעומעמת: החוקרים ציינו כי כ־75 אחוזים מהמינים הימיים עדיין לא מוכרים למדע.
מים רבים סערו מאז באוקיינוסים, מינים פלשו ומינים נכחדו, האקלים התחמם, טכנולוגיות שוכללו, אבל שאלת היקף החיים בים נותרה בעינה. מדוע? כי עד לא מזמן, הדרך למפות מינים כאלה הייתה לרדת פיזית למעמקים, לאתר בעלי חיים ולסווג אותם על פי המראה – מה שמצריך כמובן אנשי מקצוע מיומנים בעלי ידע טקסונומי רחב. גם בכך לא יהיה די, כי רבים מהמינים לא ניתנים להגדרה על סמך חזותם בלבד. לזה מצטרפת מגבלת הגישה הפיזית: לא לכל נקודה בעומק הים אפשר להגיע, ולכן מחקרים של מגוון ביולוגי אף פעם לא נרחבים ומייצגים כמו שהיינו רוצים.
קחו למשל את שליח האוקיינוס האטלנטי באזורנו – כבוד הים התיכון. המגוון הביולוגי שבו רחב מאוד ביחס לגודלו, ועל פי הערכות גסות חיים בו יותר מ־17 אלף מינים. אלא שלמספר המכובד נוספת כוכבית קטנה: קשה מאוד להעריך את מספר המינים המיקרוסקופיים ואת אלו ששוכנים ב"ים העמוק". מכיוון שהים העמוק תופס כ־80 אחוז משטח הים התיכון, הנתון המשוער רחוק מלהיות מדויק.
הדוקטורנטית ליסה־מריה שמידט (למעלה) עובדת בימים אלה על פיתוח שיטה מבוססת די־אן־איי סביבתי כדי "לדקור" את הרגע החמקמק של אירוע הרבייה: צוות המעבדה דוגם את הדי־אן־איי בכמה אתרים באילת באופן רציף, בתקווה לזהות את פסגת הגרף, המועד המדויק של הרבייה
"הבעיה הגדולה כשבאים להעריך מגוון ביולוגי בים היא בראש ובראשונה משך הזמן שלוקח לנו להפיק את המידע", מסביר ד"ר עמרי ברונשטיין, ביולוג ימי בבית הספר לזואולוגיה של אוניברסיטת תל־אביב ובמוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט. "אפילו מחקר שמתמקד באזור זעיר כמו מפרץ אילת יכול להימשך עשרות שנים – וגם אז יניב תוצאות חלקיות ביותר. אם אנחנו רוצים להספיק להכיר את המינים הקיימים וללמוד איך לשמור עליהם, אין לנו זמן.
"בסקר כזה הביולוג הימי מתבסס בדרך כלל על צלילה או על כלי דיגום שונים, מרשתות ועד רובוטים. כל אלה מפיקים מידע מוגבל, כרוכים בעלות גבוהה, ולעיתים גורמים נזק לסביבה. לזה צריך להוסיף עוד מגבלה: השיטות להערכת המגוון בים מבוססות על יכולת המומחים להגדיר מינים לפי המורפולוגיה, לפי הנראות שלהם, מה שמקשה על העבודה ומאט במידה רבה את הקצב שלה, כי את רוב הצורות אנחנו עוד לא מכירים. חלק גדול מהמינים בים הם קריפטיים, חיים במקומות נסתרים – בתוך סדקים במצע הסלעי, או מחופרים בתוך החול שבקרקעית הים. ואם זה לא מספיק, צורתם של בעלי חיים יכולה להשתנות לחלוטין לאורך שלבי ההתפתחות. אין דומה לארווה (פגית, השלב שאחרי העובר – יפ"א) לדג בוגר. כך שהיכולת לזהות מינים מוגבלת הרבה פעמים לשלב ספציפי במחזור החיים".
כאן נכנס לתמונה בתנופה הדי־אן־איי הסביבתי, נושא איתו בשורה טקסונומית. "טיפת מים אחת שניקח מאתר מסוים תייצג את מגוון בעלי החיים באותה הסביבה", מסביר ברונשטיין, שמעבדתו מתמקדת ומתמחה בשימוש בכלי הזה. "לדי־אן־איי סביבתי יש יתרון גדול כשרוצים לזהות את מגוון המינים. למשל, אפשר למדוד בשיטות מקובלות את הפחמן הדו־חמצני שאדם משחרר במהלך הנשימה, אבל אני לא אדע שמי שעומד מאחורי הפחמן הדו־חמצני שמדדתי הוא משה כהן. בעזרת הדי־אן־איי, בניגוד לכימיקלים ותרכובות אחרות, אני מקבל את המידע המדויק על זהותו של מי שהמולקולה הגיעה ממנו. כך שבמקום להוריד צוללת יקרה לעומק כמה קילומטרים בלב ים ואז לנתח את התמונות שהיא מצלמת, אני יכול להוריד בקבוק, לדגום מים, ולקבל תמונה הרבה יותר מדויקת. במילים אחרות – אתם לא מוצאים את נמו? חפשו את הדי־אן־איי שלו".
מוות בשחור־לבן
השימוש בכלי העבודה שמתבסס על ריצוף גנטי אינו חדש. פריצת הדרך, מחדד ברונשטיין, היא הטכנולוגיה שמאפשרת להסתפק בכמויות מזעריות של חומר שבעל החיים השאיר בסביבתו. "בעבר, אם נזקקתי לדי־אן־איי, הייתי צריך לקחת פיסת רקמה מסנפיר של דג, או כמה קוצים מקיפוד ים. המשמעות לבעל החיים הייתה הרסנית, בין שהוא חי ובין שהוא יושב בצנצנת באוספי המוזיאון. לפעמים אנחנו עובדים עם חיות קטנות כל כך, שכדי להפיק די־אן־איי אני צריך להשתמש בבעל החיים כולו. אבל עכשיו אנחנו עוברים לעידן חדש, שבו אנו מסוגלים לקבל את הדי־אן־איי מכמויות חומר זעירות שלא דורשות רקמה. אני יכול לזהות בעל חיים בלי לפגוע בו – מספיקה לי דגימה מנוזל השימור שבצנצנת, על פי רוב אתנול".
בימים אלה הושלמה באוניברסיטת תל־אביב הקמתה של "מעבדה נקייה", היחידה מסוגה בישראל שמיועדת לאנליזה של די־אן־איי סביבתי. בעיסוק בגנטיקה תמיד קיים חשש ל"זיהום" דגימה על ידי די־אן־איי חיצוני, שעלול להוביל למסקנות שגויות. בעולם הדי־אן־איי הסביבתי, די בשיעול או אפילו בחולצה מיוזעת של חוקר כדי לחולל זיהום אדיר של המחקר. "מעבדה נקייה" מייצרת סביבת עבודה סטרילית לחלוטין, בהתאם לתקנים הבינלאומיים המחמירים ביותר, ומייצרת הפרדה מוחלטת בין המכשירים והדגימות לבין העולם שבחוץ.
הדי־אן־איי הסביבתי מתגייס לסייע גם באחד התחומים המעניינים והשנויים במחלוקת בקרב ביולוגים: תזמון מחזורי רבייה בים. מעבר להיותו בית גידול לצמחים, אצות וחיות ימיות, הים מחלטר בשעות הפנאי כרחם. אלמוגים וקווצי עור – כוכבי ים, קיפודי ים, מלפפוני ים ועוד – מתרבים בדרך ייחודית: זכרים ונקבות גם יחד משחררים תאי מין למים, ונותנים לגלים לארגן עבורם הפריה חוץ־גופית המונית. חגיגות האהבה האלה, שנמשכות שניות או דקות בודדות, הן מופע ססגוני ומרהיב, וכל ביולוג ימי או צלם טבע חולם לשים יד על כרטיס לאירוע. הבעיה היא שקשה מאוד לדעת מתי בדיוק זה קורה – אלא אם החוקרים יהפכו למין המיליון ואחד שגר בים. זה פחות או יותר מה שעשה ד"ר תום שלזינגר, חוקר שוניות אלמוגים שהצליח לתעד הפריה של אלמוגים מסוג שיטית בים האדום, ואף זכה בתחרות צילום בינלאומית חשובה. ההצלחה שלו קשורה פחות במזל ויותר בעובדה ששלזינגר בילה בשנים האחרונות מאות לילות בים.
אז איך מגלים מתי זה קורה? ליסה־מריה שמידט, דוקטורנטית במעבדתו של ברונשטיין, עובדת בימים אלה על פיתוח שיטה מבוססת די־אן־איי סביבתי כדי "לדקור" את הרגע החמקמק. ההנחה היא שברגע שחרור תאי המין, הדי־אן־איי הסביבתי יראה עלייה חדה בריכוזי חומר גנטי ספציפי למינים המתרבים. כך, במקום לחפש עם פנס מתחת לגלים ובשטח מצומצם, החוקרים בונים כלי שמאפשר להתחקות אחר מחזורי הרבייה בכל מקום, בכל עומק ובכל זמן. צוות המעבדה דוגם את הדי־אן־איי בכמה אתרים באילת באופן רציף לאורך השנתיים האחרונות, בתקווה לזהות את פסגת הגרף, המועד המדויק של אירוע הרבייה. זהו מחקר חלוצי הן מבחינת ההיקף והן ברמת הרזולוציה של הדי־אן־איי הסביבתי.
פרויקט הרבייה מלמד על יתרונה של השיטה. בנק נתונים נרחב כמו זה שנבנה בימים אלה מתוך מימי מפרץ אילת יכול לתת מענה לשאלות רבות ומגוונות גם בחלוף זמן רב מאיסוף הדגימות. הדי־אן־איי שהופק נשמר בהקפאה עמוקה באוספי מוזיאון הטבע, וכך יש לנו ביד קפסולת זמן המאפשרת לחזור אחורה ולחקור אירועי עבר.
ד"ר עמרי ברונשטיין: "קחי לדוגמה את כוכב הקוצים, טורף אלמוגים שהשמיד חלקים ניכרים מהשונית הגדולה. אחרי שהוא מתפרץ, אין דרך יעילה להתמודד איתו. אנחנו מפתחים עבור רשות הטבע והגנים ערכה שמבוססת על די־אן־איי סביבתי, ומסייעת לזיהוי מהיר של התפרצות. בעזרתה אפשר ללמוד מה המצב בשונית באילת, ולדעת מתי צריך להתערב"
הדי־אן־איי הסביבתי עזר למשל לפתור תעלומה של תמותה המונית שהתרחשה במצולות. בסוף 2022 החלו צוללנים ובאי ים לדווח על המוני "דלעות" לבנות מנוקדות שצצו בקרקעית הים התיכון ובמפרץ אילת. שום דבר בכדור האבן הנייח לא הזכיר את בעל החיים השחור והקוצני שחי בים האדום, גינן בשוניות האלמוגים והילך אימים על משנרקלים בסנדלי שורש. הדיאדמה סטוסום, או בשמה העברי נִזְרִית ארוכת־קוצים – הלא היא קיפוד הים המוכר – הפכה באחת לשלד לבן. ברונשטיין וצוותו היו אלה שגילו שמגפה מידבקת מחקה כליל את אוכלוסיית הנזרית ממפרץ אילת, על כל אלפי פרטיה. סדרת מחקרים של צוות המעבדה העלתה שמדובר בפתוגן (מחולל מחלה) אלים וקטלני, שהורג את הקיפוד בתוך 48 שעות מרגע ההדבקה, והופך את כדור הקוצים השחור לדלעת לבנה נטולת חיים. אפילו נזריות שגודלו לצורכי מחקר באקווריומים ובמתחם המצפה התת־ימי נדבקו ומתו. את הממצאים הקשים פרסם הצוות בכתבי־עת חשובים, ומחקר המשך בהול הראה שתמותה נרחבת של קיפודי הים השחורים מתרחשת גם לחופי מדינות אחרות באזור הלבנט, כמו ירדן, מצרים, סעודיה, יוון וטורקיה.
"בדאטה שאספנו במקור לפרויקט הרבייה, יש תיעוד שהולך שנתיים אחורנית מאירוע התמותה, ומכיל את הדי־אן־איי הסביבתי של כל מה שהיה אז במפרץ אילת", מספר ברונשטיין. "גילינו שהמחלה קשורה לפתוגן ממשפחת הריסניות, שזהה לפתוגן שהיה אחראי לתמותה המונית של קיפודי ים בקריביים בשנת 2022 – חודשים אחדים לפני שדיווחנו על תחילת התמותה בים התיכון ובים האדום. מה שלא היה ברור הוא – למה כאן ולמה עכשיו? האם התמותה באזורנו היא תוצאה של התפשטות הפתוגן הקריבי לכאן, למשל על גבי כלי שיט שחוצים את האוקיינוסים? לחלופין, אולי הפתוגן נמצא באזורנו באופן טבעי, ורק שינוי כלשהו בתנאי הסביבה גרם לו להתפרצות אלימה? הממצאים הגנטיים הוכיחו שזהו אכן אותו פתוגן קטלני מהקריביים, והמידע החדש שנוסף בחודשים האחרונים מחזק את ההיפותזה של טרנספורט, מעבר על בסיס כלי שיט לאזורים חדשים".
לאחרונה פורסם בכתב העת Ecology מאמר נוסף שיצא מהמעבדה הישראלית, ושופך עוד אור על התפשטות המחלה. הפעם החדשות החמות מגיעות מהאוקיינוס ההודי. "בעבר דיווחנו על תמותה נרחבת של קיפודי ים באי ראוניון, קרוב למדגסקר, אבל לא היו לנו הוכחות לגורם לכך. בזכות הטכנולוגיה של די־אן־איי סביבתי ועבודה פורנזית מולקולרית, הוכחנו שמחולל התמותה שם זהה לפתוגן של הים האדום ושל הקריביים. עכשיו, כאשר אנחנו מסמנים את כל נקודות ההתפרצות על מפת העולם ובוחנים את ציר הזמן, מתגלה תבנית משכנעת של התפשטות הדרגתית מהאזור הקריבי לכיוון מערב אפריקה, הים התיכון, הים האדום ומשם לאוקיינוס ההודי. אולי לא מפתיע לגלות שכל נקודות ההתפרצות יושבות על הצירים הראשיים של התעבורה הימית בעולם.
"למרות הראיות המשכנעות, אנחנו עדיין במרוץ להשגת האקדח המעשן שיוכיח את הקשר בין ההתפרצויות, ויסביר איך זה קורה. לשמחתנו, האקדח הזה נמצא בדי־אן־איי הסביבתי ששמור אצלנו במקפיאים. המחקרים האלה מלמדים אותנו שכמו בקורונה, גם כאן עברנו מאפידמיה לפנדמיה. ממדי התחלואה גלובליים וההשפעה האקולוגית שלה עצומה. לכן השלב הבא שלנו הוא לפתח כלים שיכולים לזהות את הפתוגנים מבעוד מועד, כבר בשלבים המוקדמים של ההתפרצות, ולאפשר גילוי מוקדם של פרטים או סביבות נגועות. היום אנחנו עובדים על טכנולוגיות שיוכלו לזהות את הפתוגן בתוך חצי שעה".
הסרטן שייבש נחל
הסיבה שהביאה את ברונשטיין וצוותו לעסוק בנזריות הקוצניות מלכתחילה קשורה לאחד מתחומי העניין המרכזיים של המעבדה – מינים פולשים, אלה שחודרים לסביבה חדשה שאינה סביבתם הטבעית, לרוב בעקבות פעילות האדם, מתבססים בה, ובדרך כלל עושים בה שמות. גם הדיאדמה היא מין פולש לים התיכון, וכשהעולה החדשה נמצאה משכשכת בקרקעית חוף גורדון, שום ביולוג לא קידם אותה בשמחה עם דגלי ישראל. לכאורה, למראה התמותה הנרחבת שלה היינו אמורים לשמוח בנפול אויבנו: הנה היא נעלמת מכל רחבי הים התיכון, הטבע מתקן את עצמו. אלא שהדאגה לשלום הדיאדמה במימי הים התיכון נובעת מהסכנה הממשית לאובדן האוכלוסייה הטבעית שלה בים האדום, המגרש הביתי שלה. אם הפתוגן עובר במים, הסיכוי שיעבור לים האדום דרך תעלת סואץ גדול מאוד. התחזית הקודרת אכן התממשה מהר מהצפוי.
המינים הפולשים הם איום חמור ביותר על יציבותן של מערכות אקולוגיות, והגופים המופקדים על הגנת הסביבה נוקטים לפעמים צעדים קיצוניים כדי להיאבק בהם. באחד הימים התגלה בבריכה בשרון פרוקמברוס – מין סרטן דמוי לובסטר שחי במים מתוקים, ונחשב לאכזר שבפולשים – ורשות הטבע והגנים נאלצה למוטט את הבריכה במקום, כדי למנוע את התפשטותו. אותו הפרחח הגיע גם לנחל בצת, וזה כבר היה כאב לב של ממש: לא הייתה ברירה אלא לייבש את הנחל, שזמן לא רב קודם לכן עבר תהליך שיקום ארוך והחל ללבלב מחדש.
לדי־אן־איי סביבתי, מסביר ברונשטיין, עשויה להיות תרומה גם במאבקים מהסוג הזה. "כשאני מזהה חומר גנטי של מין פולש ומדווח עליו, זה כנראה קורה כמה שנים או כמה עשורים אחרי שהוא הגיע לראשונה לאזור. במהלך השנים האלה אותו המין תקע יתד בקרקע, התבסס והקים אוכלוסיות שהולכות וגדלות, ובשלב הזה כבר מאוחר מדי. אנחנו מאמינים שנוכל לקצר מאוד את זמן הגילוי, משנים לימים. נוכל גם ללמוד על הדינמיקה של מינים פולשים, לדעת אילו מהם הגיעו בתור לארוות ולא הצליחו עדיין להתבסס ואילו כן, לזהות אירועי פלישה בלי להסתמך על זיהוי בעין, וכך נגדיל את היכולת שלנו לטפל באירועים כאלה.
"קחי לדוגמה את כוכב הקוצים – כוכב ים שנמצא באילת במספרים קטנים. במקומות אחרים בעולם הוא ידוע כטורף אלמוגים, ובאוסטרליה הוא השמיד חלקים ניכרים מהשונית הגדולה. אחרי שהוא מתפרץ, אין דרך יעילה להתמודד איתו. אנחנו מפתחים לרשות הטבע והגנים ערכה שמבוססת על די־אן־איי סביבתי, ומסייעת לזיהוי מהיר של התפרצות כוכב הקוצים. בעזרתה אפשר ללמוד מה המצב אצלנו בשונית, לקבל אינדיקציה בזמן אמת ולדעת מתי צריך להתערב".
אבל אליה וקוץ בה, קוץ דוקרני ביותר. כאמור, כשחוקרים מנסים לאתר בעל חיים או לחקור מחלה שלו, הם עשויים להיתקל גם בצברים של די־אן־איי אנושי; מבחינתם זה כאב ראש שישמחו להיפטר ממנו, אבל מה אם מישהו יחליט להשתמש בכלי החדש הזה כדי לאסוף בכוונה תחילה מידע על בני אדם? בעזרת די־אן־איי סביבתי אפשר לחשוף בקלות יחסית את נוכחותם של אנשים במקום או בזמן מסוים, לגלות מידע בריאותי או גנטי על אדם, וליצור איום ממשי על הפרטיות והחירות האישית שלנו.
קחו למשל את מה שגילה דיוויד דאפי, מומחה לגנטיקה מאוניברסיטת פלורידה שמתמחה בצבי ים. בדגימות שאסף ממושאי מחקרו, מצא דאפי כמויות גדולות של די־אן־איי אנושי. הוא החל לחשוב על ההשלכות האתיות האפשריות, והחליט לחקור עד כמה קל להפיק מידע בדרך זו: יחד עם צוותו הוא אסף דגימות קטנות ממי נחל בפלורידה, הביא אותן לניתוח במעבדתו, והצליח לשחזר את המוצא הגנטי של התושבים ששכשכו בנחל. הממצאים הושוו למפקד האוכלוסין שנערך באזור, ואכן נמצאה קרבה גדולה מאוד להתפלגות בקרב התושבים. דאפי פרסם על כך מאמר בכתב עת, כדי להבהיר שהכלים החדישים, שיכולים לתרום רבות לעולם המחקר, עלולים גם להיות מסוכנים. כמו בכל חידוש שבא לעולם, גם כאן הטכנולוגיה דוהרת מהר יותר מהאתיקה.
"כמי שיושב ומתכנן טכנולוגיות מבוססות די־אן־איי סביבתי, אני כמובן מכיר את הבעייתיות, ואני חושב הרבה על השימושים המפוקפקים שעלולים להיעשות בשיטה הזאת", אומר ברונשטיין. "יש לנו היום יכולת לזהות ברמה טובה הרבה דברים שנמצאים בדי־אן־איי סביבתי, כולל מהאוויר. כמות האינפורמציה אדירה, והיא חשובה מאוד למחקר ולהגנה על הסביבה והבריאות. במישור האישי אני מאמין שברגע שהטכנולוגיה תאפשר – בני האדם יעשו, ורק נשאלת השאלה מי יעשה ומתי. אני מעדיף שאנחנו נשב בכיסא הנהג ולא בכיסא הנוסע, ונוביל בחזית העשייה והפיתוח של תחום שמחולל מהפכה של ממש".
לתגובות: dyokan@makorrishon.co.il
