מחקרים

המחקר נערך בהובלת ד"ר עמרי ברונשטיין, מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז ומוזיאון הטבע ע״ש שטיינהרדט. התגלית המטרידה התפרסמה בכתב העת היוקרתי  Ecology.

הגננים של הים בסכנת היעלמות

"זהו אסון אקולוגי מן המעלה הראשונה", מסביר ד"ר ברונשטיין. "קיפודי הים חיוניים לבריאות שונית האלמוגים. הם ה'גננים' של השונית – ניזונים מהאצות ומונעים מהן להשתלט ו'לחנוק' את האלמוגים שמתחרים איתן על אור השמש. ב-1983 מחלה מסתורית מחקה את רוב קיפודי הים מהסוג דיאדמה בקריביים. האצות שם התרבו ללא בקרה, הסתירו לאלמוגים את אור השמש והאזור כולו עבר שינוי מופע משונית אלמוגים לשדה אצות. למרות שחלפו 40 שנה, אוכלוסיית קיפודי הים – ואיתה השונית – לא חזרו למצבם הקודם".

ב-2022 שבה המחלה והתפרצה בקריביים, כשהיא פוגעת באוכלוסיות ובפרטים ששרדו. הפעם עמדו לרשות החוקרים הכלים המדעיים והטכנולוגיים לאסוף ולפענח את הראיות הפורנזיות, וחוקרים מאוניברסיטת קורנל זיהו בהצלחה את הפתוגן מחולל התמותה: טפיל מסוג ריסנית Scuticociliate. שנה אחר כך, בתחילת 2023, היה ד"ר ברונשטיין הראשון לזהות אירועי תמותה המוניים של קיפוד ים ממין נזרית ארוכת קוצים - קרוב משפחה של קיפוד הים הקריבי - בים האדום.

"עד לא מזמן זה היה אחד הקיפודים הנפוצים בשונית האלמוגים באילת. אלה הקיפודים השחורים עם הקוצים הארוכים שכולנו מכירים", מספר ד"ר ברונשטיין. "כיום קיפוד הים הזה כמעט שאינו קיים יותר במספרים משמעותיים בים האדום. מדובר באירוע אלים ביותר: תוך פחות מ 48 שעות, אוכלוסייה בריאה של קיפודי ים הופכת לשלדים מתפוררים. באתרים מסוימים באילת ובסיני, אחוזי התמותה הגיעו ל-100%. במחקר המשך הצלחנו להראות שהפתוגן הקריבי הוא למעשה אותו הפתוגן שתקף את האוכלוסיות בים האדום".

^{ה'גננים' של השונית. ארבעה מיני קיפודי ים בריאים באי ראוניון (צילום: Jean-Pascal Quod)}

"עכשיו מדובר באירוע גלובלי, בפנדמיה. הים האדום, הקריבי והאוקיינוס ההודי הם אזורי מפתח של שוניות אלמוגים בעולם, ואחוזי תמותת הקיפודים בכל האתרים הללו גבוהים מאוד, מעל ל-90%"

כעת, בעזרת כלים גנטיים הראו ד"ר ברונשטיין ועמיתיו מעבר לים שהריסנית מהקריביים ומהים האדום עומדת גם מאחורי אירועי תמותה דומים לחופי האי ראוניון שבאוקיינוס ההודי.

"זה בעצם אישור גנטי ראשון לכך שמדובר באותו פתוגן בכל הנקודות הללו", הוא אומר. "עכשיו מדובר באירוע גלובלי, בפנדמיה. הים האדום, הקריבי והאוקיינוס ההודי הם אזורי מפתח של שוניות אלמוגים בעולם, ואחוזי תמותת הקיפודים בכל האתרים הללו גבוהים מאוד, מעל ל-90%. עוד אין לנו הוכחות לנוכחות הפתוגן הזה בקיפודי ים באוקיינוס השקט, וזה בהחלט דבר שאנחנו עובדים עליו בימים אלו. אומנם פיתחנו כלים גנטיים לזיהוי ספציפי של הפתוגן, אבל צריך להבין שקשה לעקוב אחר אירועי הכחדה מהירים כל כך בסביבה התת-ימית. אנחנו יצורים יבשתיים, חלק מהשוניות נמצאות עמוק בים ומשתרעות על פני שטחים עצומים, ואם נפספס את אירוע התמותה אפילו ביומיים – יכול להיות שלא נמצא שם כלום, אף זכר לאוכלוסייה שנכחדה".

אין פייזר ומודרנה לקיפודי ים

כדי לעקוב אחר התקדמות המגפה, ד"ר ברונשטיין הקים רשת בינלאומית של שותפים, שהוא מספק להם התראות לגבי הסיכוי שאירוע תמותה עתיד להתרחש באזורם, וכן שולח להם את הציוד הנדרש כדי לדגום ולשמר את הקיפודים החולים באופן שמאפשר השוואה לדוגמיות מאתרים אחרים - ערכות שנשלחות חזרה למעבדה באוניברסיטת תל אביב.

"אוכלוסייה שכבר נדבקה וחלתה, אין לנו באמת כלים כדי לעזור להם", אומר בצער ד"ר ברונשטיין. "אין פייזר ומודרנה לקיפודי ים. לא כי אנחנו לא רוצים, אין כי אנחנו לא יכולים לטפל בהם מתחת למים. הפוקוס שלנו צריך להיות על שני צירים אחרים לגמרי. הראשון זה מניעה. כדי למנוע את המשך התפשטות המגפה, אנחנו צריכים להבין למה היא פרצה כאן ועכשיו. פיתחנו שתי היפותזות לכך. ההיפותזה הראשונה היא היפותזת ההסעה: הפתוגן מהקריביים עבר בעזרת האדם לאזורים חדשים ומרוחקים לאחר שנשאב למי הנטל של כלי שיט והדביק קיפודי ים בים האדום, לפני שעבר הלאה למזרח האוקיינוס ההודי. אגב, אם היפותזה זו נכונה, היינו מצפים לראות אירועי תמותה גם במערב אפריקה, היות ואוניות משא רבות מהקריביים עוצרות שם בדרך לים התיכון ומשם בתעלת סואץ, לים האדום. והנה, ממש בשבועות האחרונים, גילינו שאכן התרחשה תמותה נרחבת שכזו גם במערב אפריקה, כפי שצפינו, ואף הצלחנו לקבל מספר מצומצם של דגימות שנאספו במהלך התמותות, אותן אנחנו מנתחים כרגע במעבדה. אם אכן מדובר בספינות כמקור להפצה, אז ניתן יהיה לחשוב על דרכי טיפול. זה לא פשוט, ואף פעם לא יהיו ספינות סטריליות לגמרי, אבל יש מה לעשות. האפשרות השנייה מדאיגה עוד יותר, כיוון שהיא גורסת שהפתוגן היה פה תמיד, ושינויים אקלימיים הם שהפכו אותו לאלים ומתפרץ. זה כבר אתגר מסדר גודל אחר, שלנו כביולוגיים ימיים יש מעט דרכים להיענות לו".

במקביל למאמץ העולמי, ד"ר ברונשטיין הקים לאחרונה גרעין רבייה של קיפודי הים שנפגעו, באקווריום ישראל בירושלים בשיתוף פעולה עם גן החיות התנכי ורשות הטבע והגנים, כדי שיהוו עתודה לשיקום האוכלוסיות שנפגעו ויאפשרו את קידום המחקר על מנגנוני ההדבקה ואולי אף דרכי טיפול אפשריות.

"הפתוגן עובר במים, כך שאפילו קיפודים שגידלנו לצורכי מחקר באקווריומים של המכון הבין-אוניברסיטאי, כמו גם קיפודי הים שבמצפה התת-ימי באילת, חלו ומתו. לכן הקמנו יחד עם אקווריום ישראל ורשות הטבע והגנים גרעין רבייה בגן החיות התנ"כי בירושלים, שהאקווריומים שלהם מנותקים לגמרי ממי הים. אנחנו בודקים גנטית את הקיפודים שמועברים לגרעין, כדי לוודא שהם אינם נשאים של המחלה, ושייכים גנטית לאוכלוסיית הים האדום כך שתהיה לנו האפשרות לשקם את האוכלוסייה בעתיד. במקביל אנחנו משתמשים בהם כדי לפתח כלים גנטיים רגישים לזיהוי מוקדם של המחלה גם מדגימות מי ים, כמו בדיקות קורונה מתחת למים".

המחקר בוצע על ידי הדוקטורנטית עדן הראל מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, פרופ' נועה שנקר מבית הספר לזואולוגיה וממוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט, ופרופ' אינס צוקר מבית הספר להנדסה מכנית בפקלטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן, ומבית הספר ללימודי סביבה ע"ש פורטר. המאמר פורסם בכתב העת Chemosphere.

פרופ' שנקר מסבירה: "לפני כעשור, כשהחלה לעלות המודעות לבעיית הפלסטיק בסביבה הימית, חוקרים רבים עסקו באיתור חלקיקי מיקרו-פלסטיק  ושאלו לאן הם מגיעים ומה היקף הבעיה? בעת האחרונה עובר המיקוד המחקרי לסוגיית השפעות המיקרו-פלסטיק והנזק שהוא גורם. עם זאת, חלק ניכר מהניסויים בתחום מבוצעים בפלסטיק קנוי ונקי, כאשר בים חלקיקי הפלסטיק חשופים להשפעות ולמזהמים רבים ומגוונים. אנחנו ביקשנו לבחון אם ובאיזה אופן הפלסטיק משתנה לאחר שעבר במערכת העיכול של בעל חיים ימי, וכיצד התהליך משפיע על נוכחות הפלסטיק וזמינותו לבעלי חיים אחרים".

החוקרות בנו במעבדה מערך ניסוי המדמה מי ים ובתוכו איצטלנים, בעלי חיים ימיים שניזונים על ידי סינון יעיל ונטול אבחנה של חלקיקים זעירים במים. הן חשפו את האיצטלנים לשני סוגים של חלקיקי פלסטיק: פלסטיק קונבנציונלי המצוי בשימוש נרחב שנקרא פוליסטירן (PS), ופלסטיק מסוג חומצה פולילקטית (PLA), המשווק כביו-פלסטיק מתכלה וידידותי לסביבה. לאחר מכן הן בדקו את השפעת תהליך הסינון של האיצטלנים על ריכוז והתפלגות חלקיקי הפלסטיק במים בארבע נקודות זמן: ברגע החשיפה; כעבור שעתיים - לאחר שהאיצטלנים סיימו לסנן את כל נפח המים הזמין להם במערכת ולמעשה 'בלעו' את כל חלקיקי המיקרו-פלסטיק; כעבור 24 שעות; וכעבור 48 שעות - לאחר השלמת תהליך העיכול והפרשת צואה למים.

^{איצטלנים במעבדה (צילום: עדן הראל)}

הממצאים העלו שכ-90% מחלקיקי הפלסטיק הרגיל נוקו מהמים אחרי שעתיים של סינון, אך כעבור 48 שעות, לאחר שעברו במערכת העיכול של האיצטלנים, כל החלקיקים חזרו אל המים. לעומת זאת, בריכוז חלקיקי הביו-פלסטיק במים נרשמה ירידה משמעותית שנשמרה לאורך 48 שעות, אך ככל הנראה חלק מחלקיקי הביו-פלסטיק הגדולים יחסית התפרקו במהלך העיכול וחזרו למים כחלקיקים קטנים יותר.

"השינויים הרבים שעוברים חלקיקי פלסטיק כאשר הם בסביבה, החל בתהליכי התיישנות וכלה בתהליך אותו חקרנו במאמר זה, גורמים לכך שחלקיקי הפלסטיק משמשים בפועל כמפיצי מזהמים ומחלות במארג המזון"

בשלב השני בחנו החוקרות מה קרה לאותם חלקיקים אשר סוננו, עוכלו והופרשו בחזרה לעמודת המים. לצורך זה הן בודדו חלקיקי מיקרו-פלסטיק מצואת האיצטלנים, ובחנו אותם באמצעות מכשיר ספקטרוסקופיית רמאן: מכשיר מתקדם שמזהה את ההרכב הכימי של החומר הנבדק על פי פיזורה של קרן לייזר המוחזרת ממנו.

"מצאנו שהמכשיר הרגיש כלל אינו מבחין שמדובר בפלסטיק, ומזהה את החלקיק כחומר אורגני אחר", מסבירה עדן הראל. "התברר שחלקיקי המיקרו-פלסטיק מופרשים ממערכת העיכול של האיצטלן כשהם מצופים במעטפת של צואה, וניתן להניח שגם הסביבה הימית מזהה את אותם חלקיקים כחומר אורגני. מכיוון שבעלי חיים ימיים רבים ניזונים מצואה, הם עלולים בהחלט לזהות כמזון את הפלסטיק ששינה את תכונותיו. כך גם הם נחשפים למיקרו-פלסטיק, ומעבירים אותו הלאה במארג המזון הימי".

פרופ' צוקר מוסיפה: "מעטפת הצואה עלולה לשמש כמצע להתיישבות חיידקית וגם להגביר את ההיצמדות וההצטברות של מזהמים כמו מתכות כבדות וחומרים אורגנים שאריתיים (דוגמת אנטיביוטיקה), על פני החלקיקים. תופעה זו אינה פוסחת על פלסטיק המשווק כ'מתכלה': כל עוד לא ניתנו תנאים המאפשרים את התפרקותו המוחלטת, הוא יימצא כזיהום חלקיקי שמשנה פניו בעת מעבר במערכת עיכול. השינויים הרבים שעוברים חלקיקי פלסטיק כאשר הם בסביבה, החל בתהליכי התיישנות וכלה בתהליך אותו חקרנו במאמר זה, גורמים לכך שחלקיקי הפלסטיק משמשים בפועל כמפיצי מזהמים ומחלות במארג המזון".

^{עדן הראל דוגמת בים (צילום: עדן הראל)}

שוקע מהר וגורע חומר מזין

בשלב השלישי של המחקר התמקדו החוקרות בהשפעה ההפוכה: האם וכיצד משפיעים חלקיקי המיקרו-פלסטיק על הצואה – חומר אורגני שיש לו חשיבות רבה באקולוגיה הימית. "מצאנו שהפלסטיק משנה תכונות פיזיקליות חשובות של הצואה. צואה רגילה שוקעת בעמודת המים בקצב איטי מאוד ובדרכה היא משמשת מזון לבעלי חיים רבים. צואה המכילה חלקיקי מיקרו-פלסטיק, לעומת זאת, שוקעת במהירות אל הקרקעית. בכך נגרע חומר מזין חשוב מעמודת המים, ואילו על הקרקעית נוצרת הצטברות של צואה וחלקיקי פלסטיק. הצטברות זו יכולה לגרום לעלייה בכמויות הפחמן והחנקן בקרקעית ולהביא לפריחת אצות - השפעה קריטית נוספת של המיקרו-פלסטיק על איזון מארג המזון הימי", מעידה עדן הראל.

החוקרות מסכמות: "במחקר זה חשפנו היבטים משמעותיים של השפעת בעלי חיים מסננים על המאפיינים של חלקיקי מיקרו-פלסטיק בסביבתם, ובמארג המזון הימי בכלל. המסקנה המדאיגה ביותר היא שבעיית המיקרו-פלסטיק הרבה יותר סבוכה משחשבנו בתחילה. לפגיעת הפלסטיק בסביבה הימית יש היבטים רבים שלא שיערנו, מורכבויותיה רק הולכות וגדלות, ולפעמים גם אנחנו וגם הסביבה כלל לא מסוגלים לזהות שמדובר בפלסטיק. ככל שהזמן עובר הפלסטיק פוגע ביותר ויותר מערכות אקולוגיות בים, ומחובתנו לפתח טכנולוגיות חדשות שימזערו את התופעה המסוכנת".

המחקר הובל על ידי פרופ' יוסי יובל מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, מבית הספר סגול למדעי המוח ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב וד"ר איה גולדשטיין, בעבר דוקטורנטית של פרופ' יובל וכיום חוקרת במכון מקס פלאנק בגרמניה. שותפים נוספים מאוניברסיטת תל אביב: פרופ' סיון טולדו מבית הספר למדעי המחשב, שינג צ'ן, ד"ר ערן עמיחי, וד"ר ארג'אן בונמן מבית הספר לזואולוגיה, ולי הרתאן מבית הספר סגול למדעי המוח. כמו כן השתתפו במחקר פרופ' רן נתן וד"ר יותם אורחן מהאוניברסיטה העברית ופרופ' איין קוזין ממכון מקס פלאנק בגרמניה.  המאמר פורסם בכתב העת Science.

המחקר החדשני, שארך 6 שנים, בוצע באמצעות מערכת עקיבה ייחודית המוצבת בעמק החולה, שמאפשרת מעקב אחר בעלי חיים קטנים מאוד בטכנולוגיה דמוית GPS. החוקרים עקבו אחר תעופתם של עטלפים זעירים שמשקלם 6 גרם בלבד, מהמין המכונה עטלפון לבן שוליים, שהוא למעשה היונק הקטן ביותר שהיה אי פעם במעקב  מסוג זה.

במסגרת המחקר לכדו החוקרים כ-60 עטלפים במושבה שלהם שבאזור עמק החולה, והרחיקו אותם כ-3 ק"מ מהמושבה, עדיין בתוך אזור המחיה המוכר להם. לכל עטלף הוצמד תג, ועיניהם של חלק מהעטלפים כוסו ברצועת בד, כך שלא יוכלו לראות בעת התעופה, אך יוכלו להסירה עם רגליהם לאחר שינחתו. בנוסף, השתמשו החוקרים בטכניקות לשיבוש זמני של חוש הריח והחוש המגנטי של העטלפים, וכך נוצר מצב בו הם יכולים למצוא את דרכם הביתה אך רק באמצעות הסונר. התברר שהעטלפים שבים למושבה שלהם ללא קושי.

בשלב השני בנו החוקרים מודל אקוסטי ממוחשב של הסביבה הטבעית של העטלפים בעמק החולה. פרופ' יובל: "מדובר במפה תלת-ממדית של השטח שבו מנווטים העטלפים, המשקפת את ההדים שהעטלף שומע בדרכו באמצעות הסונר. בדיקת מסלולי התעופה של העטלפים העלתה שהם בוחרים נתיבים שבהם ההדים מכילים מידע רב, שעוזר להם לנווט. לדוגמה, אזור של צמחייה, כמו שיחים ועצים, מחזיר הדים עם מידע רב יותר בהשוואה לשדה פתוח, ולכן העטלפים נוטים פחות לעוף מעל שדות. כמו כן מצאנו שכל אזור בשטח מתאפיין בהדים ייחודיים משלו, שנקלטים על ידי העטלפים. ממצאים אלה מחזקים את הסברה שלנו שהעטלף יודע בכל רקע נתון היכן הוא נמצא על פי ההדים. למעשה יש לו בראשו מפה אקוסטית של הסביבה המוכרת, הכוללת מגוון ציוני דרך קוליים אקטיביים (הדים), ממש כמו שלכל אדם רואה יש מפה ויזואלית של סביבת מגוריו".

^{פרופ' יוסי יובל}

המחקר נערך בהובלת הדוקטורנטית שני שוהם ופרופ' מיכה אילן מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט באוניברסיטת תל אביב. המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי Science Advances.

^{שני שוהם ורז מרום מוסקוביץ'}

בלינג בלינג - תיזהרו

ספוגים הם בעלי החיים הרב-תאיים הקדומים ביותר הידועים למדע. הם נמצאים בכל הסביבות הימיות, ויש להם תפקיד חשוב בהמשכיות מעגלי הפחמן, החנקן והצורן של כדור הארץ. ספוג מעבד ומסנן פי 50,000 מי ים ממשקל גופו מדי יום. בשל הכמויות האדירות של המים שעוברים דרכם, גם שיירי יסודות עשויים להצטבר בגופם, ומדענים מנסים להבין טוב יותר כיצד הם מתמודדים עם כמויות רעילות של חומרים כמו ארסן ומוליבדן.

"כבר לפני 20 ו-30 שנה נלקחו במעבדתנו דגימות מספוג בשם Theonella conica, בשונית האלמוגים של זנזיבר באוקיינוס ההודי, וכבר אז נמצאו בו ריכוזים גבוהים של מוליבדן", מסבירה שני שוהם. "זהו יסוד קורט שחשוב למטבוליזם התקין בתאים של כל בעלי החיים, לרבות האדם, ונחשב גם למתכת מבוקשת מאוד בתעשייה. במחקר שלי ביקשתי לבדוק האם יש ריכוזים כל כך גבוהים בספוג הזה גם במפרץ אילת".

לדברי שני, מדובר בספוג נדיר, ובאילת הוא נמצא בעומקים של מתחת ל-27 מטרים. "מצאתי את הספוג וניתחתי את הרכבו, ואכן נמצאה בו הכמות הגבוהה ביותר של מוליבדן - יותר מכל אורגניזם אחר בכדור הארץ: 46,793 מיקרו-גרם לכל גרם של משקל יבש".

^{ככה זה נראה תחת מיקרוסקופ אור: אגירת מוליבדן בחיידק Entotheonella, ניתן להבחין בצבע הכחול בוקואולות (צילום: שני שהם)}

"יכול להיות שהמוליבדן משמש את הספוג להגנה, כלומר שהספוג אומר: 'אני רעיל - אל תאכלו אותי', ובתמורה לשירות הזה, הספוג לא אוכל את החיידק ומאכסן אותו"

שוהם מוסיפה: "כמו כל יסוד קורט, ברגע שעוברים את הריכוז המסיס במים – המוליבדן הופך רעיל. אבל צריך לזכור שספוגים הם יצורים חלולים, צבר תאים ללא איברים או רקמות. בספוג הזה, עד 40 מנפח הגוף הוא חברה מיקרוביולוגית: חיידקים, נגיפים ופטריות שחיים עם הספוג בסימביוזה. אחד החיידקים האלה נקרא Entotheonella, הוא מאוד דומיננטי בספוג Theonella conica, והוא משמש כמעין 'איבר' אגירה של מתכות. בספוג האילתי זה קורה בתוך גופו של הספוג, שם החיידק אוגר ועוד ועוד מוליבדן, וממיר אותו מצורתו המסיסה והרעילה למינרל".

לשאלה מדוע הוא עושה את זה שני אומרת שעדיין אין תשובה וודאית. "אנחנו לא בטוחים, יכול להיות שהמוליבדן משמש את הספוג להגנה, כלומר שהספוג אומר: 'אני רעיל – אל תאכלו אותי', ובתמורה לשירות הזה, הספוג לא אוכל את החיידק ומאכסן אותו".

לרתום את החיידקים האוגרים לטובתנו

מוליבדן היא אמנם מתכת מאוד מבוקשת, המשמשת בעיקר לסגסוגות (למשל לחיזוק פלדה), אבל לדברי שני, יהיה קשה לכרות אותה מהספוגים: "אמנם הריכוזים בספוג גבוהים מאוד, אבל אם נכמת את זה לגרמים נגיע לגרמים בודדים לכל ספוג, ויש לזכור שהספוג עצמו לא שכיח. ישנה חקלאות ימית של ספוגים, בעיקר לתעשיית התרופות, אבל זה עסק לא פשוט. ספוגים הם בעלי חיים מפונקים מאוד, שצריכים תנאים ספציפיים".

"לעומת זאת, בהחלט רצוי למקד את המשך המחקר על יכולותיו של החיידק Entotheonella לאגור מתכות רעילות. לפני מספר שנים גילו במעבדתנו ש'בן דוד' של הספוג, ספוג בשם Theonella swinhoei, שנפוץ במפרץ אילת, הראה ריכוזים אדירים של המתכות הרעילות ארסן ובריום. גם כאן אותו חיידק התגלה כאחראי משמעותי באגירת המתכות והפיכתן למינרלים, ובכך נטרל את רעילותן. המשך המחקר על החיידק יוכל בעתיד לשמש אותנו בטיפול במקורות מים מזוהמים בהן ארסן הוא מטרד גדול המשפיע באופן ישיר על בריאותם של כ-200 מיליון איש ברחבי העולם".

^{פרופ' מיכה אילן}

מחקר המשך של אוניברסיטת תל אביב מגלה כי המגפה הקטלנית שנחשפה בשנה שעברה ואשר השמידה את קיפודי הים באילת, התפשטה לאורך הים האדום וגלשה גם לאוקיינוס ההודי. לטענת החוקרים מה שנדמה היה תחילה כמגפה חמורה אך מקומית, התפשט מהר מאוד למגפה אזורית ומסתמן כעת כמגפה גלובלית. קיפודי הים נחשבים ל"גננים" של שוניות האלמוגים, הם ניזונים על האצות שמתחרות עם האלמוגים ומאיימות עליהם, והשמדתם עלולה לגרום לפגיעה קשה בשוניות האלמוגים ברחבי העולם.

כיצד נעלמה אוכלוסיית קיפודי ים ממפרץ אילת?

המחקר נערך בהובלת ד"ר עמרי ברונשטיין מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז ומוזיאון הטבע ע״ש שטיינהרדט, ותלמידות המחקר לחן רוט, גל אביתר, ליסה שמידט ומאי בונומו. בנוסף, צוות שותפים בינלאומי, בהם חוקרים ממדינות האזור ואירופה לקחו חלק במחקר שהקיף אלפי קילומטרים של שוניות אלמוגים. הממצאים המדאיגים פורסמו בכתב העת היוקרתי Current Biology.

החוקרים מעריכים כי מאז דצמבר 2022, המועד שבו התפרצה המגפה במפרץ אילת, חוסלו מרבית אוכלוסיות מיני קיפודי הים שנפגעים מהמחלה בים האדום ומספר לא ידוע, שמוערך במאות אלפים, של קיפודי ים בכל העולם. עוד הם מציינים כי מאז חשיפת המגפה בשונית האלמוגים באילת – שני המינים שהיו עד אז הנפוצים ביותר במפרץ נעלמו לחלוטין.

^{צוות המחקר בהובלת ד"ר עמרי ברונשטיין}

מי יגן על 'הגננים' של שונית האלמוגים?

במסגרת מחקר ההמשך, צוות החוקרים מאוניברסיטת תל אביב זיהה בעזרת כלים מולקולריים-גנטיים את הפתוגן שאחראי לתמותה ההמונית של קיפודי הים (מהמין Diadema setosum) בים האדום: פתוגן ריסנית מסוג Scuticociliate. החוקרים מסבירים כי זהו אותו טפיל חד-תאי שנמצא אחראי לתמותה ההמונית של אוכלוסיות קיפודי הים בקריביים לפני כשנתיים ואשר הובילה לקריסת שונית האלמוגים במקום.

כאמור בדצמבר 2022, ד"ר ברונשטיין היה החוקר הראשון שזיהה תמותה המונית של קיפודי ים מסוג נזרית ארוכת קוצים, אותם קיפודי ים שחורים בעלי הקוצים הארוכים שהיו נפוצים בצפון מפרץ אילת, ירדן וסיני. בנוסף, ד״ר ברונשטיין וצוותו גילו לראשונה שהמגפה קטלנית גם עבור מינים קרובים נוספים. בעקבות התפרצות המגפה מתו אז אלפי קיפודים מוות מהיר ואלים - בתוך יומיים קיפוד בריא הפך לשלד חסר רקמה. בעקבות כך מרבית הקיפודים נטרפו בעודם גוססים וחסרי יכולת להתגונן. על פי הערכות כיום נותרו בשונית האלמוגים באילת רק פרטים בודדים של קיפודים . 

^{ה'גננים' של השונית. ארבעה מיני קיפודי ים בריאים באי ראוניון (צילום: Jean-Pascal Quod)}

ד"ר ברונשטיין מסביר שקיפודי הים בכלל, ובפרט הנזרית ארוכת הקוצים, נחשבים למיני מפתח שחיוניים לתפקוד בריא של שונית האלמוגים. הם ה'גננים' של השונית – ניזונים מהאצות ומונעים מהן להשתלט ו'לחנוק' את האלמוגים שמתחרים איתן על אור השמש.

לדבריו של ד"ר ברונשטיין, התמותה ההמונית המשמעותית והנחקרת ביותר עד היום התרחשה בשנת 1983, כאשר מחלה מסתורית שהתפשטה בקריביים מחקה את רוב קיפודי הים מהמין Diadema antillarum – קרובי משפחה של הקיפודים מאילת. בעקבות כך, האצות התפשטו ללא בקרה, הסתירו לאלמוגים את אור השמש והשונית כולה עברה שינוי מופע משונית אלמוגים לשדות אצות. כמו כן, למרות שהתמותה הגדולה בקריביים התרחשה כבר לפני 40 שנים, אוכלוסיית קיפודי הים ואיתם שוניות האלמוגים שם לא חזרו למצבם הקודם ואף נצפו אירועי תמותה חוזרים ונשנים לאורך השנים.

ב-2022 שבה המחלה והתפרצה בקריביים, כשהיא פוגעת באוכלוסיות ובפרטים ששרדו, אולם הפעם עמדו לרשות החוקרים הכלים המדעים והטכנולוגיים לפענח את הראיות הפורנזיות, וקבוצת חוקרים מאוניברסיטת קורנל זיהתה בהצלחה את מחולל התמותה כטפיל פתוגני ממשפחת הריסניות.

ממגפה מקומית למגפה קטלנית גלובלית

"זהו אסון אקולוגי מן המעלה הראשונה שמאיים על אוכלוסיית קיפודי הים בכל העולם", אומר ד"ר ברונשטיין ומדגיש: "מתברר כי התמותה ההמונית שזיהינו באילת ב-2023 התפשטה לאורך הים האדום ואף מעבר לו, בעומאן, והיא אף מכה בימים אלה באי ראוניון שבאוקיינוס ההודי".

לדבריו, מדובר בפתוגן קטלני שנישא במים ויכול להדביק אזורים נרחבים בפרק זמן קצר ביותר. אפילו קיפודים שגודלו במערכות מי-ים לצורכי מחקר במכון הבין-אוניברסיטאי באילת, או במצפה התת-ימי, נדבקו ומתו, כיוון שהפתוגן הצליח להיכנס דרך מערכות השאיבה.

^{תמותה של קיפודי ים באי ריוניון (צילום: Jean-Pascal Quod)}

"המחזה מתחת למים כמעט סוריאליסטי: לראות מין שהיה כל כך דומיננטי בסביבה מסוימת פשוט נמחק בפרק זמן של שעות. אלפי השלדים שמתגלגלים על הקרקעית מתפוררים ונעלמים תוך פרק זמן קצר ביותר, כך שאפילו ראיות למה שהתרחש קשה מאוד למצוא"

"המוות, כאמור, הוא מהיר ואלים. צוות המחקר שלנו הצליח לתעד בפעם הראשונה את כל שלבי התחלואה, מרגע ההדבקה ועד למוות הצפוי, במערכות ייחודיות שהוקמו במכון הבין-אוניברסיטאי באילת. כמו כן, עד העבודה שלנו ידעו על מין אחד של קיפודי ים שנפגע מהפתוגן הזה - המין הקריבי, וניתן היה אולי לקוות שגם אם הפגיעה חמורה, הטבע ימצא מנגנוני פיצוי כמו למשל גידול באוכלוסיות של מיני קיפודים אחרים. לצערי, במחקר החדש אנחנו מראים שגם מינים קרובים, כמו המין שקיים אצלנו בים האדום, ואפילו מינים נוספים מאותה משפחה, חשופים ורגישים למחלה", מוסיף ד"ר ברונשטיין.

ממצא מעניין נוסף שעלה מהמחקר הנוכחי מראה שהתקדמות המגפה עוברת בצירי התנועה של האדם. "כבר בפרסום הדו"ח שלנו בשנה שעברה ידענו על תמותות שמתרחשות בעקבה, אבל עדיין לא זיהינו סימנים לתמותה בסיני. הנקודה הראשונה בה הופיעו התמותות בסיני הייתה בסמוך לנמל הקטן בנואיבה, שאליו מגיעות מעבורות מעקבה בירדן. שבועיים מאוחר יותר המגפה התפשטה כבר עד לדהב. המחזה מתחת למים כמעט סוריאליסטי: לראות מין שהיה כל כך דומיננטי בסביבה מסוימת פשוט נמחק בפרק זמן של שעות. אלפי השלדים שמתגלגלים על הקרקעית מתפוררים ונעלמים תוך פרק זמן קצר ביותר, כך שאפילו ראיות למה שהתרחש קשה מאוד למצוא".

לדברי ד"ר ברונשטיין, אין כיום דרך לסייע לקיפודי הים שנדבקו או לחסנם מפני המחלה, אך יש להקים במהרה גרעיני רבייה של מינים בסיכון במערכות גידול המנותקות לגמרי מהים, כדי שבעתיד נוכל להשיבם לטבע.

"לצערי אין לנו איך לתקן את הטבע, אבל אנחנו בהחלט יכולים לתקן את עצמנו. בראש ובראשונה אנחנו צריכים להבין מה גרם להתפרצות הזו עכשיו? האם מדובר בהעברה של הפתוגן בשוגג על ידי כלי שיט? או שמא הפתוגן היה כאן תמיד, ורק שינוי בתנאי הסביבה גרם לו להתפרץ? על השאלות הללו בדיוק אנחנו עובדים בימים אלו.״