מחקר: השעון הביולוגי של הדבורה

במחקר זוהו ואופיינו הגנים המרכזיים של השעון הביולוגי של הדבורה. ממצאי המחקר יתפרסמו ב -26.10, בכתב העת המדעי היוקרתי Nature [וב-1.11 – בכתב העת Genome Research].
השעון הביולוגי הוא מערכת פנימית בגופם של יצורים חיים היוצרת מקצב צירקדי [circadian rhythm]. המונח נגזר מהמונח הלטיני circa dies, שמשמעותו בערך יום אחד. אורך מחזור צירקדי הוא כ-24 שעות, וחשיבותו הרבה בכך שביכולתו לבקר אחר תהליכים רבים, דוגמת: שעות הערנות והעייפות, מקצב הפעילות היומי ושינויים מחזוריים בטמפרטורת הגוף ובהפרשת הורמונים.
דבורים מסתמכות על השעון הביולוגי לתזמון הגעתן לפרחים בזמנים שבהם שפיעת הצוף והאבקה בשיאה. דבורים יכולות ללמוד להגיע לפרחים בתשע נקודות זמן שונות במהלך היום ובדיוק בשל כ-20 דקות. השעון חיוני גם לניווט מדויק בעזרת השמש, מאחר שהשמש נעה במהלך היום מהמזרח למערב. דבורים שאורך גופם מעט יותר מסנטימטר אחד, מסוגלות לנווט בעזרת השמש לעבר ריכוזי פרחים הנמצאים במרחק העולה על עשרה קילומטרים מהכוורת.
השעון הביולוגי המרכזי ממוקם במוח ומורכב מקבוצת תאי שעון, שכל אחד מהם מסוגל לייצר מקצב צירקדי באופן עצמאי. המקצב הצירקדי נוצר מפעילות חלבוני שעון שמצטברים בתא ומביאים להפסקת ייצורם; משך הזמן מהתחלת ייצור חלבוני השעון ועד פירוקם והפסקת היצור הוא כ-24 שעות. הגנים שבודדו במחקר של דוקטור בלוך ושותפיו אחראים לתהליך זה בדבורים.
המחקר של דוקטור בלוך וצוותו הוא חלק מפרויקט עולמי לריצוף הגנום של דבורת הדבש [בדומה לפרויקט הגנום האנושי שהושלם לפני שנים מספר]. לדבריו, באופן מפתיע נמצא שהמבנה המולקולרי של השעון הביולוגי בדבורים דומה יותר לשעון שביונקים מלשעון שבזבובים. תוצאות אלה משנות את הבנת האבולוציה של שעונים צירקדיים מאחר שהיה מקובל לחשוב שקיים טיפוס שעון האופייני לחרקים וטיפוס שעון אחר האופייני ליונקים.
דוקטור בלוך מציין כי התגלית מעוררת שאלות רבות בנוגע לאבולוציה של שעונים ביולוגיים והחשיבות של הבדלים בארגון השעון ביצורים שונים. למשל, למה השעון של דבורה דומה יותר לשעון של אדם ולא לשעון של זבוב? האם הדמיון בין דבורים ליונקים קשור למורכבות ההתנהגות בדבורים? כיצד היה בנוי השעון של חרקים קדומים? האם הוא היה דומה יותר לזה של הדבורה או לזה של הזבוב?
אפיון הגנים בשעון של הדבורה פותח כיווני מחקר חדשים הנוגעים להבנת הבסיס המולקולרי של התנהגויות מורכבות כגון ניווט בעזרת השמש, למידת זמן, גמישות במקצב הפעילות ובקרה חברתית על מערכת השעון הצירקדי. נוסף לכך, יש חשיבות רבה לחקר האבולוציה והפעילות של גנים של השעון הצירקדי מאחר שמחקרים שהתפרסמו לאחרונה מלמדים על מעורבותם במגוון מחלות דוגמת: מחלות נפש, אלכוהוליזם, השמנת יתר, התמכרות לסמים והזדקנות.

למידע על האוניברסיטה העברית בירושלים לחץ כאן...

למידע על לימודי מדעים לחץ כאן...