מהם טפילים?

טפילים (פָּרָזִיטִים) הם אורגניזמים חיים שתלוים באורגניזמים אחרים כדי לשרוד. מקורה של המילה הוא במילה היוונית “parásitos”, שמשמעותה “מי שאוכל בשולחן של אחר”. הטפיל בדרך כלל מרוויח מהקשר הזה באמצעות לקיחת חומרי מזון מהאורגניזם הנבחר, שנקרא מארח, ולעיתים גם באמצעות שימוש במארח כמקור מקלט והִתְרַבּוּת. באינטראקציות טפיל-מארח, מארחים מפתחים מנגנוני הגנה כדי להילחם בזיהומי טפילים, אולם טפילים, בתורם, ממציאים אסטרטגיות חדשות כדי לשרוד במארחים שלהם [1]. לחלק מהטפילים יש מחזור חיים פשוט, שבו הם זקוקים רק למין מארח אחד כדי להתפתח ולהתרבוֹת. המארח הזה, שבו הטפיל מתפתח לשלב הבוגר ומתרבה, נקרא מארח סופי. במקרים אחרים, לטפילים יש מחזור חיים מורכב שמְעָרֵב יותר ממין מארח אחד, לעיתים אפילו שלושה (איור 1). במחזור חיים מורכב טיפוסי, הטפיל מתרבה במארח הסופי, בדרך כלל בעל חוליות כמו למשל ציפור או דג, שאז משחרר את ביצי הטפיל לסביבה דרך הצואה שלו. הביצים בוקעות ומשחררות זחלים שיכולים להדביק את מארח הביניים הראשון, בדרך כלל חסר חוליות, כמו למשל חילזון. הזחלים האלה מתרבים בתוך מארח הביניים הזה, ואלפי צאצאים לא בוגרים שחיים ושוחים בחופשיות, שנקראים זחלים עם זנב, משוחררים לתוך הסביבה, שם הם מדביקים מארח ביניים שני, בדרך כלל דג או חסר חוליות אחר. זחלים עם זנב גדלים ומתבגרים בתוך המארח הזה, ומתפתחים לשלב אחר שנקרא metacercariae, והמחזור מושלם כשהמארח הסופי אוכל את מארח הביניים. האם זה גורם לכם לתהות כיצד טפילים מצליחים להשלים את מזור החיים שלהם כשהוא נראה כל כך מאתגר?

האם טפילים זקוקים למזל כדי להיתקל במארחים שלהם במקרה?

כדי להדביק מארח, טפילים צריכים תחילה למצוא אותו בסביבה שלהם, ולשם כך הם מפתחים מה שאנו מכנים אסטרטגיות מעבר, או דרכים למציאה ולהדבקה מוצלחת של מארח. לעיתים, טפילים יכולים להיות מועברים כשמארח מודבק נצרך על ידי טורף שעבר במקרה ליד המארח של הטפיל. לאחר מכן, הטפיל מדביק את המארח הזה ומחזור החיים ממשיך. במקרים אחרים מעורב יותר ממזל, והטפילים מגדילים באופן פעיל את סיכויי המעבר שלהם בדרכים שונות. אסטרטגיה שכיחה אחת היא על ידי השפעה על ההתנהגות של המארח, כדי ליצור מגע עם המארח הבא בצורה קלה יותר. לדוגמה, הטפיל Gyrodactylus bullatarudis משתמש בדג גוּפִי צבעוני כמארח, מזהם את הקשׂקשׂים שלו ומשנה את האופן שבו הדג שוחה. דגי גופי בריאים נפגשים עם דגי גופי מודבקים מאחר שהם נמשכים להתנהגות השחייה המוזרה שלהם, שנגרמת על ידי הזיהום הטפילי [2]. באופן הזה, הדבקת הטפיל מתפשטת בקרב הדגים הבריאים. דוגמה אחרת לטפיל שמשפיע על התנהגות הפונדקאי שלו כדי לשפר העברה, מתרחשת כאשר הדגים מודבקים על ידי Schistocephalus solidus. דגים מזוהמים הופכים לטֶרֶף קל עבור טורפים, שיכולים להית הדור הבא של מארחים על ידי כך שהם משפיעים על הדגים המודבקים בעודם מתעלמים מנוכחות טורפים שיכולים לאכול אותם. באופן דומה, דגי קרפיון מסוג common dace fish שמודבקים על ידי הטפיל Diplostomum spathaceum מבלים זמן רב יותר בחלק המואר יותר של פני השטח של המים מאשר דגים לא מודבקים, מה שהופך אותם קלים יותר לתפיסה על ידי ציפורים, המארח הבא של הטפיל [2].

מה אנחנו חוקרים?

חקרנו טפיל שנקרא Cardiocephaloides longicollis, ששמו מגיע מלטינית ומסייע לזכור כיצד נראה השלב הבוגר: ראש בצורת לב עם צוואר ארוך מאוד (איור 1). חקרנו את האסטרטגיות שמשמשות את שלבי הזחל של C. longicollis כדי להיכנס לדגים המארחים שלהם. הטפיל הזה שכיח בחופי הים התיכון, והוא מדביק דגי פרא ודגים שמגודלים בבריכות גידול, כמו למשל סְפָּרוּס זָהוֹב (Sparus aurata), אחד מדגי הים החשובים ביותר בחקלאות הים-תיכונית [3]. במחזור החיים המורכב שלו, C. longicollis משתמש בחלזונות ים ובדגים כמארח ראשוני וביניים, ובשחפים כמארחים סופיים (איור 1). הזחלים עם זנב משוחררים מהחלזונות, ולמרות תוחלת החיים הקצרה שלהם הם מסוגלים להגיע לדג המארח. אחרי שהם נכנסים לדג דרך העור, הם זזים דרך הרקמות לכיוון הראש כדי להדביק את המוח, היכן שזחלי C. longicollis עם זנב מתבגרים כדי ליצור ציסטה, ה-metacercariae. שָׁם, הטפיל מחכה עד שהדג נאכל על ידי שחף, המארח הסופי.

כיצד זחלי C. longicollis עם זנב מוצאים דרך מהחלזונות לדגים? Bartoli and Prévot [4] הציעו ש-C. longicollis, ברגע שהם משוחררים מהחילזון, מתקרבים לדג המארח על ידי שחייה לכיוון אור השמש ופגישת הדג בעמודת המים. שאלנו את עצמנו האם זחלי C. longicollis עם זנב דומים לטפילים אחרים, והאם יש להם סוג של אסטרטגיית מעבר ברגע שהם באים במגע עם הדג. לדוגמה, זחלי Centrocestus armatus עם זנב נכנסים למארחים ספציפית דרך הקשקשים [5], וזחלי Diplostomum spathaceum עם זנב מדביקים את עיני הדג על ידי חדירה לקשקשים ולעור [6]. אם כן, במטרה להבין אינטראקציות טפיל-מארח (הקשר שבין הזחלים לבין הדג), חקרנו את הנקודות המסוימות, או שערי הכניסה, שהזחלים משתמשים בהם כדי להדביק את הדג.

שערי הכניסה המועדפים על הזחלים לכניסה אל הדג

במטרה לחקור אסטרטגיות מעבר של זחלי C. longicollis עם זנב, ראשית היינו צריכים להיות מסוגלים לראות את הזחלים על פני השטח של גוף הדג. כפי שמוצג באיור 2, זחלים עם זנב הם קטנים ושקופים, ולכן סימונם על ידי סמן פלואורסצנט מאפשר לנו לראותם במהרה, כזחלים שזוהרים באור פלואורסצנטי. בניסוי שלנו, חמישה עשר דגי S. aurata הודבקו כל אחד על ידי 100 זחלים זוהרים עם זנב. אחרי ההדבקה, הדגים מוקמו בקופסה חשוכה עם מספיק מי ים כדי לכסותם, ואנו צפינו בפני השטח שלהם מתחת למיקרוסקופ מיוחד כדי למקם את הזחלים הזוהרים. רשמנו את המיקומים המדויקים שהזחלים השתמשו בהם כשהם חדרו לתוך הדגים, באמצעות מפת נייר של גוף הדגים. אחרי שחזרנו על התהליך הזה עם חמישה עשר דגים, הרכבנו בסיס נתונים שמסכם את המידע על שערי הכניסה של הזחלים. ערכנו ניתוח מתמטי במטרה לראות אם היו הבדלים בריכוזים של הזחלים בין אזורים שונים בגוף הדגים, והניתוח שלנו הראה שהזחלים עקבו אחרי אסטרטגיה מסוימת. מפת החום שמוצגת באיור 3A משתמשת בצבעים שונים כדי לייצג את הריכוזים של הזחלים, כאשר האזורים הצהובים הם אלה שמכילים יותר זחלים. מפת החום הזו מראה את שערי הכניסה המועדפים של הזחלים – אזורי הגוף ששימשו לעיתים הקרובות ביותר להדבקת מארח הדג. הזחלים אותרו לאורך כל גוף הדגים, אולם הם היו מרוכזים במיוחד באזורים שקרובים לראש, לעיניים ולקשקשים, כמו גם לאזורים שסביב לגב ולבטן של הדגים (איור 3B).

מה המשמעות של זה?

המטרה הסופית של הזחלים היא להגיע למוחו של הדג, שהוא איבר המטרה שלהם. במוח, הזחלים מתבגרים ומחכים לשחף רעב שיצרוך את הדג המודבק. המחקר שלנו מציע שזחלי C. longicollis מנסים לחדור לדג על ידי התרכזות סביב לאזורים מסוימים לעיתים קרובות יותר מאחרים. לכן, האזורים האלה עשויים להיות אטרקטיביים לזחלים מאחר שהם קרובים למוחו של הדג, או מאחר שהם מספקים נתיבי גישה נוחים אליו. המוח אינו רחוק מהעיניים, ולכן זחלים שחודרים דרך העיניים יכולים להגיע למוח בקלות. באותו האופן, חדירה דרך אזור הבטן עשויה להיות קשורה לקרבתם של ה-pelvic girdles לאזור הראש במין הדג הזה. חדירה דרך הקשקשים עשויה לספק גישה ישירה לדם דרך מערכת הדם, שיכול לשמש ככביש מהיר ליעד הסופי של המוח. באמצעות חדירה דרך אזור הגב, הזחלים יכולים להשתמש בחוט השׁדרה ובעצבים ככבישים מהירים למוח.

התוצאות שלנו הראו שזחלי C. longicollis בחרו שערי כניסה אסטרטגיים כדי להגיע למוחות של הדגים, מה שמראה שטפילים עם מחזור חיים כל כך מורכב לא נשענים רק על מזל – הם פיתחו שיטות מסוימות ומוצלחות כדי להגיע ולהדביק את המארח הבא שלהם. חקירת C. longicollis והקשר שלו עם המארח שלו מספקת לנו מידע רב על אינטראקציות טפיל-מארח וכן הבנה טובה יותר של אסטרטגיות ההדבקה והחדירה שהזחל יכול לפתח כדי להשלים את מחזור החיים שלו. קשה ללמוד להכיר טפילים בהינתן מחזור החיים המורכב שלהם וגודלם הקטן, אולם חֵקֶר אסטרטגיות המעבר שלהם חשוב מאחר שהוא מספק מידע על המערכות האקולוגיות שסובבות אותנו, ועל האורגניזמים שחיים ומְתַקְשְׁרִים בתוכן.

מילון מונחים

מארח סופי (Definitive Host): ↑ אורגניזם שהפרזיט מדביק ושבו הוא מתפתח לשלב הבגרות, אשר בו הוא מתרבה על ידי הטלת ביצים שמשוחררות לסביבה דרך צואתו של המארח הסופי.

זחל (Larvae): ↑ שלב צעיר לפני הפיכה למבוגר. לדוגמה, לפני הפיכתם לפרפרים, הצאצאים היו זחלים.

מארח ביניים (Intermediate Host): ↑ אורגניזם שהפרזיט מדביק ושבו הוא מתפתח בתור שלב הזחל. מארחי ביניים נדרשים עבור חלק מהטפילים כדי להשלים את מחזור החיים שלהם.

זחל עם זנב (Cercariae): ↑ שלב התפתחותי של הזחל שחלק מהטפילים עוברים דרכו במהלך ההתפתחות. חלק מהזחלים עם זנב יכולים לשחות בחופשיות במים ולהדביק את המארחים שלהם.

פלואורסצנטי (Fluorescent): ↑ זוהר. במקרה הזה, זחלים עם זנב נצבעו באמצעות סמן פלואורסצנט כדי לגרום להם להיות בהירים יותר, ולסייע לנו לזהותם ולאתרם על פני השטח של הדג.

Pelvic Girdles: ↑ חלקים בשלד הדג שמגשרים על החלל שבין סנפירי האגן.

מערכת אקולוגית (Ecosystem): ↑ מורכבת מכל האורגניזמים החיים והחומר הלא חי. אורגניזמים חיים הם חלק מחברה שבה חברים מְתַקְשְׁרִים זה עם זה ועם החומר שסביבם.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.

תודות

אנו מודות לג’סטין ת. ה. צ’אן עבור הערותיו יקרות הערך על כתב היד הסופי.