רבייה ובעיקר פיתוח השחלות והריון בנקבות דורשת השקעת אנרגיה ומשאבים רבים. במרבית מיני החרקים הורמון הנעורים (Juvenile hormone = JH) הוא הורמון מרכזי המעורב בבקרת הרבייה, אך לא בחרקים חברתיים כגון דבורת הדבש. במחקר שבוצע לאחרונה בהובלת ד"ר חגי שפיגלר מהמעבדה לחקר הדבורים של פרופ' גיא בלוך במכון למדעי החיים שבאוניברסיטה העברית, ופורסם בחודש שעבר בכתב העת Hormones and Behavior, ניסה צוות המחקר לענות על שתי שאלות מרכזיות: מדוע להורמון הנעורים תפקידים שונים בחרקים בעלי חברתיות מפותחת בהשוואה למינים יחידאיים או למינים בעלי חברתיות פשוטה יחסית, וכיצד מצליחות מלכות של נמלים ודבורי דבש להיות בעלות פוריות כה גבוהה ולמרות זאת לחיות שנים רבות, בעוד שאצל רוב בעלי החיים כמו גם אצל דבורים אחרות מתרחשת תופעת "שקלול תמורות", כלומר עלייה ברבייה המביאה לקיצור בתוחלת החיים?

המחקר מצא כי בדבורי בומבוס בהן הורמון הנעורים מווסת את התפתחות השחלות, המוח משלם מחיר המתבטא בעיכוב ייצור חלבונים במוח. דבורי הבומבוס, הן מין דבורה חד-שנתי, בעלי מחזור רבייה יחיד ומוגבל במהלך חייהן. במצב כזה ייתכן יתרון אבולוציוני בהשקעת מרבית המשאבים על מנת להשיג את המספר הגבוה ביותר של צאצאים באותו מחזור רבייה, ללא צורך בשמירת משאבים רבים לעתיד. אסטרטגיה זו אינה מתאימה לחרקים בעלי חברות רב-שנתיות כגון דבורי דבש ומינים חברתיים אחרים, אשר בהם חיה המלכה שנים רבות ומטילה מאות ואף אלפי ביצים מידי יום.

על מנת להבין כיצד פעל הורמון הנעורים בחנו החוקרים ביטוי גנים במוחן ובגוף השומן (המבצע תהליכים דומים לזה שמבצע הכבד ביונקים) של דבורי הבומבוס להן שינו החוקרים את רמת ההורמון. "דבורי הבומבוס מהוות מודל נהדר לבחינת שאלות על האבולוציה של חברתיות, מאחר והן קרובות לדבורי הדבש, אך מראות רמת חברתיות פחות מורכבת", מסביר פרופ' גיא בלוך. לצורך הקטנת כמות הורמון הנעורים דבורים ביצעו החוקרים ניתוח זעיר להרחקת בלוטות הקורפורה אלטה (corpora allata), שהינן המקור היחיד ליצור הורמון הנעורים בחרקים. לחלק מהדבורים המנותחות הוסיפו החוקרים הורמון נעורים סינתטי, ועל ידי כך העלו באופן מלאכותי את ריכוז ההורמון לרמתו הנורמאלית. החוקרים השתמשו בטכנולוגיית ריצוף RNA (RNAseq) לזיהוי וכימות תוצרי הגנים  המבוקרים על ידי הורמון הנעורים בשתי הרקמות.

בחינת הגנים והמסלולים המולקולריים בגוף השומן הצביעה על פעילות מואצת של רקמה זאת כאשר רמת ההורמון גבוהה. לעומת זאת, הם מצאו כי במוח של דבורים בעלות רמות גבוהות של הורמון הנעורים ניכרה ירידה בביטוי של גנים הקשורים לבנייה של חלבונים. כמעט כל עשרות הגנים המרכיבים את הריבוזומים התאיים (בית החרושת המרכזי לבניית חלבונים בתא) הראו ירידה מובהקת ברמת הביטוי בדבורים בנוכחות רמה גבוהה של ההורמון. זאת ועוד, החוקרים שמו לב לעלייה מובהקת ברמת הביטוי של גני הליזוזום – אברון בתא המעורב במיחזור של אברונים ומולקולות לצורך הספקת חומרי בנייה לרקמות אחרות בגוף. ירידה כזאת בייצור חלבונים ושומנים תוך עליה בפעילות הליזוזום מאפיינת מצבים של רעב, עקה, או הזדקנות.

בהתאם, לכך סברו החוקרים שהורמון הנעורים ברמות גבוהות גורם לגיוס כללי של משאבי הגוף לטובת התפתחות מואצת של מערכת הרבייה. מצב זה גורם למחסור או לצמצום הצריכה באיברים אחרים, כולל במוח. "האם יש לכך השלכות על התנהגות דבורי הבומבוס, על הזיכרון שלהן, על יכולותיהן הקוגניטיביות או על אריכות חייהן? שאלה זו עדיין מחכה לתשובה", מציין ד"ר שפיגלר.

השפעות דומות של הורמון הנעורים על פעילות המוח לא נמצאו בקרב דבורי דבש, בהן ההורמון איננו מבקר את התפתחות השחלות. בהתאם לכך, החוקרים מציעים ששינוי באופן בו מבקר הורמון הנעורים את הפעילות של רקמות שונות היה נחוץ על מנת לאפשר את האבולוציה של החברתיות המפותחת של דבורי הדבש ומינים נוספים. שינויים אלה אפשרו הפעלה מוגברת של מערכות הרבייה ללא גביית תשלום מהמוח, ובכך מאפשר פוריות גבוהה לאורך שנים רבות.

לפרסום המדעי: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0018506X20301707

לפרסומים בתקשורת:

הידען: https://www.hayadan.org.il/%D7%9E%D7%95%D7%97-%D7%94%D7%93%D7%91%D7%95%D...

שלושה שיודעים, כאן תרבות: https://www.kan.org.il/radio/player.aspx?ItemId=187987