תעלומת חוש הריח של עכבישים עשויה להיפתר סוף סוף במחקר חדש

עכבישים תמיד חיו לצד בני אדם, אז זה מפתיע עד כמה אנחנו עדיין לא יודעים עליהם. תעלומה אחת ארוכת שנים הייתה קשורה לאופן שבו עכבישים מזהים ריחות. כעת, המחקר האחרון שלנו סוף סוף חשף את הסוד.

במחקרפורסם בהליכים של האקדמיה הלאומית למדעים, הדגמנו שעכבישים זכרים משתמשים בשערות חוש הריח הנקראות חומת-נקבובית sensilla על רגליהם כ"אף" כדי לזהות את פרומוני המין שמשחררים עכבישים נקבות.

התגלית שלנו שמה קץ לחיפוש בן עשור אחר הסנסילות החמקמקות הללו, שכעת זוהו ומיפו. זה גם פותח הזדמנויות למחקרים מעמיקים על המנגנון העומד בבסיס ריח הריח של עכבישים.

למרות שעכבישים - שהתפתחו במשך כ-400 מיליון שנה - ידועיםלחוש הרטט שלהםוכמה, כמו עכבישים קופצים,לראייה מצוינת, באופן מפתיע מעט ידוע על חוש הריח שלהם.

היהשפע של ראיותהמראה שעכבישים יכולים לזהות ריחות כמו פרומוני מין, אבל שתי שאלות גדולות נותרו ללא מענה.

ראשית, מכיוון שלעכבישים אין אנטנות כחרקים, מהו איבר הריח העיקרי שלהם? שנית, מחקרים קודמים העלו זאתלעכבישים אין סנסילה עם נקבוביות קיר, המבנים המיוחדים שעליהם מסתמכים חרקים לריח. בלי אלה, איך עכבישים מזהים ריחות בכלל?

המחקר שלנו פתר את השאלות ארוכות השנים הללו. גילינו בעבר סנסילה של נקבוביות קיר על רגליהם ההולכות של עכבישי צרעה זכרים (ארגיופה ברוניצ'י) והוכיחו שהם יכולים להשתמש בהם כדי לזהות פרומוני מין הנישאים באוויר ברגישות גבוהה.

הראינו שסנסילת נקבובית הקיר אינה ייחודית לעכבישי צרעה אלא נפוצה על פני עץ העכביש של החיים.

מתחת למיקרוסקופ

בדקנו זכר ונקבהא ברוניצ'יעכבישיםעל ידי מיקרוסקופ אלקטרונים סורק ברזולוציה גבוהה. גילינו אלפי סנסילות עם נקבוביות בקירות על כל הרגליים ההולכות של עכבישים זכרים וחשפנו מאפיינים ספציפיים של הסנסילות הללו. למעשה, הם שונים מאלה המצויים בחרקים ופרוקי רגליים אחרים.

הסנסילה עם נקבובית הקיר ממוקמת בחלק העליון של רגלי הזכר (קרוב לגוף), אזורים שכמעט ולא באים במגע עם פני השטח כאשר עכבישים הולכים, לוכדים טרפים או מזדווגים.

זה משלים להפצה של "סנסילה משוערת" (סנסילת קצה הנקבוביות) הנמצאת בחלק התחתון של הרגליים, אשר לעתים קרובות יוצרים מגע עם פני השטח.

דפוס הפצה זה כבר הציע את תפקידה של סנסיליה עם נקבוביות הקיר בזיהוי ריחות הנישאים באוויר (ריח). מעניין לציין שסנסילה עם נקבוביות קיר נמצאה אך ורק בעכבישים זכרים בוגרים, לא בזכרים או נקבות צעירות, מה שמעיד מאוד על תפקודם בחיפוש ובזיהוי בני זוג.

עדות לפעילות עצבית

א ברוניצ'יהוא אחד ממיני העכביש הבודדים שבהם המבנה הכימי של פרומון המיןזוהה בפועל. עכבישים נקבות משחררים פרומונים גזים המושכים זכרים מרחוק.

החלטנו לבדוק האם הסנסילה עם נקבוביות הקיר מגיבה לתרכובת הפרומון. בניסויים אלה, הרכבנו בזהירות עכבישים זכרים חיים מתחת למיקרוסקופ ותקענו אלקטרודת הקלטה בבסיס של סנסילה בעלת נקבוביות דופן אחת.

לאחר מכן חשפנו כל סנסילום לפחזניות המכילה את תרכובת הפרומון. מצאנו שאפילו כמות זעירה של תרכובת הפרומון - 20 ננוגרם בלבד - הספיקה כדי לעורר תגובה ברורה כפרץ של פעילות בתאי עצב מסנסילום בקיר, והתגובה התחזקה ככל שהמינון עלה.

צפינו באופן עקבי בתגובה של תחושת נקבובית בקיר לתרכובת הפרומונים, ללא קשר לזוג הרגליים שנבדק.

התוצאות שלנו מראות שתחושת הריח של עכבישים היא רגישה להפליא, דומה למערכות התקשורת הרגישות ביותר של פרומונים מיניים בחרקים. אלפי הסנסילות על כל רגלי ההליכה יאפשרו לעכבישים זכרים לזהות אפילו את העקבות הקלושים ביותר של פרומוני מין באוויר.

מינים אחרים

כדי לחקור את הנוכחות הרחבה יותר של סנילה עם נקבוביות קיר, בדקנו 19 מינים נוספים המשתרעים על פני 16 משפחות על פני עץ העכביש של החיים. מצאנו שסנסיה של נקבוביות קיר מופיעה ברוב המינים, והן היו ספציפיות גם לזכרים.

עם זאת, הסנסילה נעדרת בקבוצות עכבישים מסועפות בסיסיות כגוןעכבישים בזאלייםנמצא באסיה. הדפוס שמצאנו מצביע על כך שסנסילה עם נקבוביות קיר התפתחה באופן עצמאי מספר פעמים בתוך עכבישים ואבדו בשושלות מסוימות.

המחקר שלנו סולל את הדרך לתגליות עתידיות מרגשות על האופן שבו עכבישים תופסים את העולם באמצעות ריח. שאלות מסקרנות רבות ממתינות לחקירה נוספת.

איך מריחות נקבות העכבישים ללא תחושת חושים בקיר? ומעבר לפרומוני מין, אילו חומרים כימיים נוספים יכולים עכבישים לזהות וכיצד הם רלוונטיים להתנהגותם ולאקולוגיה שלהם?

כמו כן, מהו הבסיס המולקולרי והעצבי לריח של עכבישים? לבסוף, כיצד התפתח חוש הריח על פני המגוון העצום של מיני עכבישים?

שאלות אלו הניחו את הבמה לפרק חדש ומרגש בהבנתנו את ביולוגיה של עכבישים.

דן-דן ג'אנג, חוקר ביולוגיה חושית,אוניברסיטת לונד

מאמר זה פורסם מחדש מהשיחהתחת רישיון Creative Commons. קרא אתמאמר מקורי.