לעכבישים תפקיד חשוב במערכות אקולוגיות של מערות כטורפים, אך מעט ידוע על ההתפתחות העוברית של מיני עכבישי מערות רבים. בעלי חיים השוכנים במערות מפגינים לעתים קרובות הסתגלות ייחודית לחיים בחושך מוחלט, בין היתר של עיניהם, בשינויים בפיגמנטציה וביכולת החישה.
3 צפייה בגלריה
עכביש ממין משפכן המערות
(צילום: שלמי אהרן, אוספי הטבע הלאומיים באוניברסיטה העברית בירושלים)
תיאור מפורט של שלבי ההתפתחות העוברית ושל היווצרות העיניים בקרב העכביש משפכן חובב המערות (Tegenaria pagana) הוצגו לראשונה במחקר שפורסם בכתב העת EvoDevo. את המחקר הובילו ד"ר אפרת גביש-רגב והדוקטורנטית יבגניה פרופיסטובה מאוספי הטבע הלאומיים באוניברסיטה העברית בירושלים. במחקר נחשפו הגנים הבאים לידי ביטוי בשלבי התפתחות שונים של היווצרות העין - במיקוד מיוחד על רשת הגנים הקרויה Retinal Determination Network (RDN).
במערות בישראל ישנם מעל עשרה מינים שונים מהסוג משפכן (Tegenaria) שנמנה על משפחת המשפכניים (Agelenidae), שאליו משתייך העכביש הנפוץ חובב המערות משפכן מערות. חלקם עיוורים לחלוטין, בעוד מינים אחרים בעלי רמות שונות של ניוון עיניים וגם כאלו עם עיניים לא מנוונות.
החוקרים השתמשו במיני המערות מסוג זה על מנת להבין אילו שינויים גנטיים והתפתחותיים גורמים לניוון העין. מדובר בהזדמנות ייחודית לבחון כיצד ומתי משנים הגנים הקשורים לראייה את ביטוים ומובילים לניוון איבר הראייה.
החוקרים עקבו אחר 14 שלבי התפתחות עוברית באמצעות טכניקות הדמיה מתקדמות (למשל מיקרוסקופיה קונפוקלית, שמאפשרת לצפות בחתכים אופקיים דקים ביותר של עצמים קטנים, וליצור הדמיה תלת-ממדית של העצם), וסימנו נקודות זמן שבהן העיניים מתחילות להיווצר.
הם זיהו שוני בזמן ההתפתחות ובעיצוב אזורי הבטן ומערכת הנשימה של העכביש, כאשר השוואה למיני עכבישים אחרים חשפה דפוסי גדילה ייחודיים. יתרה מכך, נבחן ביטוי גנים ברשת RDN, והתברר כי הגן sine oculis, המוכר גם ממערכות ראייה של חרקים ופרוקי-רגליים נוספים, ממלא תפקיד חשוב בהתפתחות העין גם בעכביש זה.
התובנות שעולות מהמחקר משמשות נקודת ייחוס לחקר תהליכי איבוד עיניים במיני משפכן נוספים, החיים גם הם במערות ברחבי ישראל. הבנת רשת הגנים הפועלת במין הספציפי בו התמקד צוות המחקר, תסייע להבהיר אילו גנים אינם מבוטאים במינים מנווני העיניים.
"מחקר זה מספק התייחסות חיונית להבנת האופן שבו גורמים התפתחותיים וגנטיים משפיעים על יצירת עיניים בעכבישים. גילינו מספר גנים שהביטוי שלהם משפיע על התפתחות העיניים בסוג בו קיימים מינים עם עיניים רגילות, עיניים מנוונות וכאלה שנחשבים עיוורים לחלוטין", אומרת ד"ר גביש-רגב. “המחקר מניח תשתית שבאמצעותה ניתן יהיה לחקור כיצד ביטוי של גנים מסוימים באותה רשת מובילים להתנוונות העין בסביבות תת-קרקעיות".
מעבר לעכבישים עצמם, ממצאי המחקר עשויים לשפוך אור על תהליכים אבולוציוניים גם בקבוצות אחרות של בעלי חיים שמתקיימים בתנאי תאורה מוגבלים, למשל פרוקי-רגליים נוספים. בעוד שראייה היא מערכת חישה מרכזית עבור בעלי חיים רבים, מינים שחיים בחושך מוחלט חייבים להסתמך על מנגנוני חישה חלופיים, כגון מגע מוגבר או איבר חישה בתא שמעביר תחושת טעם או ריח. הבנת דרכי הפעלת הגנים המובילים לאובדן איבר חושי - כמו העין - מעניקה תובנות חשובות לגבי התמיינות ואבולוציה לא רק של עכבישנים, אלא גם דגים, דו-חיים וסרטנאים, שחיים במערות ובסביבות חשוכות, בדגש על ההתאמות המפצות.
