עצים, שיחים ועשבים צריכים לא פעם את עזרתם של בעלי חיים שיאביקו אותם ויפיצו את זרעיהם. הגמול: ניחוח מלא הבטחה ומזון טעים ועסיסי.
כשאנחנו הולכים בשדות ובמטעים בעונה המתאימה, אפנו מתמלא ניחוחות משכרים של פרחים ופירות, ועינינו נמשכים אל רימון אדום על העץ, או אולי אל גרגירי אוכמניות, שצבעם הסגול מבטיח מתיקות עסיסית על הלשון. כל בליל הריחות והטעמים הזה אינו מקרי – הוא נועד למשוך חרקים, ציפורים ויונקים, כולל אותנו, בני האדם, לשרת את הצמח על ידי הפרייתו והפצת זרעיו. רווח נקי לכל המעורבים.
ההתחלה
לפני 3.8 מיליארדי שנים התחילו להתפתח חיים על כדור הארץ. היצורים החיים הראשונים היו חד-תאים פשוטים. הם היו כל כך פשוטים שלא היה להם גרעין תא, כלומר החומר התורשתי שלהם לא נמצא במדור סגור, כמו אצלנו, אלא "צף" ברחבי התא. במשך מאות מיליוני שנים התפתחו היצורים, בתהליך איטי מאוד, ליצורים רב-תאיים ובעלי גרעין, ובהם צמחים וגם בעלי חיים.
כדי לשרוד, היצורים החיים היו צריכים להתרבות. הדרך הראשונית הייתה רבייה אל-מינית (אל-זוויגית): כל פרט התרבה בכוחות עצמו, בלי פרטנר, והצאצאים שלו היו זהים לו מבחינת החומר התורשתי, הגנטי, שלהם (מלבד שינויים קטנים ואקראיים – מוטציות). יצורים רבים עדיין מסוגלים להתרבות כך גם כיום: למשל, חיידקים מתרבים על ידי חלוקה, ויש צמחים שאפשר לקחת ענף שלהם ולהשריש אותו, וכך ליצור צמח חדש עם אותו חומר גנטי.
עכשיו עיצרו לרגע ודמיינו עולם שבו הילדים שלנו זהים לנו, וכל הצאצאים של חתול או צמח עגבנייה זהים לחלוטין להוריהם. מה היתרונות של מצב כזה, ומה עלולים להיות החסרונות שלו?
לאורך האבולוציה, העולם כולו, וגם סביבות מסוימות בתוכו, השתנו מן הקצה אל הקצה. בכדור הארץ כולו חלו שינויים דרמטיים בהרכב האטמוספרה; סביבות מסוימות נהיו חמות או קרות יותר, יבֵשות או לחות יותר וכן הלאה. השינויים האלה הובילו להכחדה של מינים שלא הצליחו להסתגל להם לתנאים המשתנים ולשגשוג של אחרים. אם כל הצאצאים של בעל חיים או צמח מסוים זהים לחלוטין להוריהם, הרי ששינוי בסביבה עלול לפגוע בכולם ואף להשמיד אותם. לעומת זאת, אם הצאצאים יהיו שונים מעט אלו מאלו – אחד גבוה, אחד נמוך, אחד קטן ומסתפק בפחות מזון, אחר גדול וחזק יותר – יגדל הסיכוי שלפחות כמה מהם ישרדו.
אך איך יצור חי יכול להעמיד צאצאים שאינם זהים לו? פה נכנסת לתמונה הרבייה המינית (רבייה זוויגית). רבייה מינית היא תהליך שבו שני פרטים שונים מאותו מין-ביולוגי יוצרים תאי מין, כמו תאי זרע וביציות, ושני תאי המין מתלכדים זה עם זה ויוצרים תא אחד ובו חומר תורשתי שמקורו בשני ההורים. רבייה כזו יוצרת צאצאים חדשים שדומים לשני הוריהם, אבל אינם זהים לאף אחד מהם. זה היתרון של השיטה הזאת. החיסרון, כמובן, הוא שתאי המין האלה צריכים להיפגש איכשהו, והמשימה הזאת אינה תמיד פשוטה.
זרעי קיץ נישאים ברוח
אחת הדרכים הנפוצות לרבייה מינית בעולם הצמחים היא בעזרת זרעים, אם כי יש גם צמחים בלי זרעים – למשל שרכים. תכונותיהם של הזרעים מאפשרות להם לשרוד לאורך זמן ולנבוט במקום ובזמן הנכונים. למשל, צמחים חד-שנתיים משתמשים באסטרטגיה של גדילה ורבייה בעונה הנוחה, והתחמקות מהעונה שבה קשה להם יותר לגדול באמצעות זרע שנח רדום בקרקע. יש אפילו זרעים שממתינים בקרקע שנים רבות לפני הנביטה.
קבוצת חשופי הזרע הייתה הראשונה שהשתמשה בשיטת הזרעים. נציג מרכזי של קבוצה זו הוא האורן, עץ מחטני ירוק-עד שנפוץ בעיקר באזורים קרים בחצי הכדור הצפוני, אך גם מכסה שטחים רבים בארץ החמימה שלנו. חשופי הזרע הופיעו לראשונה לפני יותר מ-360 מיליון שנים. הם נקראים כך משום שהזרעים שלהם אינם נמצאים בתוך מבנה סגור (פרי), אלא מונחים חשופים על פני קשקשים או עלים, כמו הזרעים של האורן (צנוברים) על קשקשי האצטרובל. ההאבקה של חשופי הזרע, כלומר התהליך שבו גרגירי האבקה מגיעים אל הביציות ומפרים אותן, מתרחשת בעיקר בעזרת הרוח, אך יש צמחים שנעזרים במקום זה בבעלי חיים מאביקים שמעבירים את האבקה מצמח לצמח.
צילום: Shutterstock, omphoto
לפני 140 מיליון שנה הופיעו לראשונה צמחים מכוסי זרע, שהצליחו לגנוב את ההצגה לחשופי הזרע. מכוסי הזרע הם כל הצמחים שיש להם פרחים ופירות – למשל עצי ההדר למיניהם או התמר. הם נקראים כך משום שהזרעים שלהם נמצאים בתוך פירות, בניגוד לזרעים החשופים של חשופי הזרע. מכוסי הזרע זכו להצלחה אבולוציונית מסחררת: לשם השוואה, בקבוצה זו יש יותר מ-300 אלף מינים שונים של צמחים, בעוד שקבוצת חשופי הזרע הוותיקה כוללת רק כאלף מיני צמחים.
צילום: Shutterstock, Michelle Patrick
על טעם ועל ריח
אחרי שלב ההאבקה ויצירת הזרעים והפירות (אם יש), מטרת הצמחים היא להפיץ את הזרעים במרחב, וכך לתת לצאצאים שלהם את הסיכוי הטוב ביותר לנבוט, לגדול ולהתרבות בהצלחה בעצמם. רבים ממכוסי הזרע נעזרים בבעלי חיים להפצת הזרעים שלהם. יש שהפירות נצמדים לגופם של בעלי חיים, למשל לפרווה, ולבסוף נושרים ממנו במקום מרוחק; יש שבעלי החיים אוכלים את הפירות, ולאחר שהזרעים עברו (ושרדו) במערכת העיכול שלהם, הם מופרשים ממנה במקום מרוחק שבו יוכלו לנבוט; ויש שבעלי החיים אוספים את הפירות או הזרעים, לוקחים אותם למקום אחר ואוגרים אותם שם כדי לאוכלם, כפי שעושים למשל סנאים ונמלים מסוימות. חלק מהפירות והזרעים הולכים לאיבוד בדרך, או נאגרים אך אינם נאכלים, וכך גם הזרעים האלה מופצים ויכולים לנבוט במקום חדש.
צילום: Shutterstock, Jarry
צמחים שההפצה שלהם תלויה בכך שבעלי חיים יאכלו את פירותיהם חייבים לוודא שיהיו מושכים לאכילה. הפירות או הזרעים עצמם משמשים מזון לבעלי חיים. טעמיהם מפתים בעלי חיים לאכול אותם, והריחות נישאים למרחוק ומודיעים לבעלי החיים על נוכחותם של הפירות.
לבעלי חיים, כמו לבני אדם, יש קולטני טעם וקולטני ריח. קולטנים כאלה עוזרים להם לגלות את טיב המזון ואם כדאי לאכול אותו. בני אדם מסוגלים לחוש בחמישה טעמים בלבד: מתוק, חמוץ, מלוח, מר ואומאמי. הטעמים האלה עוזרים לנו להבחין אם האוכל מקולקל, רעיל או טוב לאכילה. חוש הריח, לעומת זאת, מבוסס על מספר עצום של סוגי קולטנים, שמאפשרים טווח ריחות כמעט בלתי מוגבל. בזמן הלעיסה חומרי המזון נוגעים בקולטני הטעם ומפעילים את חוש הטעם. בד בבד משתחררות מהמזון מולקולות נדיפות, המגיעות לחלל האף ונקשרות לקולטני הריח השונים. בזכות עבודה משותפת של שני החושים, אנחנו יכולים לזהות קשת רחבה של טעמים ומזונות.
טירוף חושים
במחקר שפורסם השנה בדקו החוקרים את הקשר בין הריח של פִּלְפֵּל לעטלפי פירות. בסביבות טרופיות ומדבריות, עטלפי פירות ממלאים תפקיד חשוב בהאבקת פרחים ובהפצת זרעים. לא זו בלבד שהעטלף שאוכל את הפרי מפיץ את הזרעים, אלא שלפעמים המעבר של הזרע דרך מערכת העיכול של העטלף גם תורם לנביטתו לאחר מכן.
לעטלפי פירות אין ראייה טובה במיוחד, לכן הם מסתמכים בעיקר על חוש הריח. רוב מיני הפלפל השחור (Piper) מייצרים זרעים קטנים שמפיצים ניחוח כשהם מבשילים, וכך מושכים אליהם את העטלפים. מטרת המחקר הייתה להראות כי יחסי הגומלין בין עטלפי הפירות לפרי הפלפל, וההעדפות שיש לעטלפים לאותות כימיים ספציפיים, עיצבו את ההתפתחות האבולוציונית של ריחות הפרי.
מהניסוי עולה שהעטלפים, משלושה מינים שונים של הסוג זיזף קצר זנב (Carollia), מעדיפים לצרוך פירות בעלי ריחות מסוימים, גם אם הוסיפו אותם באופן מלאכותי לפרי שאינו בשל. העטלפים מסתמכים על חומרים כימיים ספציפיים האחראים לריח הפירות לא רק כדי לבחור פירות בשלים, אלא גם כדי למצוא את הצמחים הספציפיים שמהם הם ניזונים.
צילום: Shutterstock, Ilan Ejzykowicz
האותות הכימיים המושכים את העטלפים אל הפירות הם כנראה תכונות של הפרי שהתפתחו בהתאם לבעלי החיים שאוכלים אותו. החוקרים טוענים שמערכת היחסים הזאת תרמה ליצירת המגוון הרחב של צמחי פרי טרופיים ברחבי העולם. כלומר, מכיוון שיש מגוון רחב של בעלי חיים שאוכלים פירות טרופיים וכך מפיצים את הזרעים שלהם, התפתחו פירות טרופיים בעלי מגוון רחב של טעמים ושל ריחות, שמושכים את בעלי החיים הרבים הללו. כך גם אנחנו נהנים ממגוון רחב של פירות טעימים, אז תודה לעטלפי הפירות ולשאר בעלי החיים שהיו מעורבים באבולוציה שלהם.
הבנת הקשר בין עטלפים לצמח הפלפל תורמת לא רק לידע שלנו על האבולוציה המשותפת של המינים האלה, אלא תסייע לנו לשמר את בית הגידול של יערות הגשם. לאחר הפרעה, למשל כריתת יערות, צמחי הפלפל הם בין הראשונים שצומחים מחדש. עטלפים, כמפיצי מפתח של זרעי פלפל, יכולים לעזור להפיץ את הזרעים וכך לשקם את האזור שנפגע.
סרטון מתוך הניסוי, שמראה את העטלפים בוחרים את הפירות שהם מעדיפים:
לא רק ריח
במחקר אחר בדקו החוקרים איך צבעם של פירות מסוימים יכול למשוך מפיצי זרעים ספציפיים, וגילו כי צמחים מבליטים את פירותיהם באמצעות צבעים המנוגדים לעלים. כדי לבחון את זה ערכו החוקרים ניסוי השוואתי בין מדגסקר לאוגנדה. באוגנדה יש קופים וקופי אדם בעלי יכולות ראייה הדומות לבני האדם, וציפורים עם ראייה טובה אפילו יותר. לעומת זאת, במדגסקר אוכלי הפירות העיקריים הם הלמורים, שלהם יש רק שני קולטני צבע, בניגוד לשלושה שלנו, כך שהם מתקשים להבדיל בין ירוק לאדום. החוקרים מצאו שבהתאם לכך, פירות בשלים באוגנדה נוטים להיות אדומים על רקע העלים הירוקים, ואילו במדגסקר צבעי הפירות השולטים הם צהוב וכחול.
במחקר המשך הרחיבו החוקרים את הבדיקה כך שתכלול גם את ריח הפירות. רבים מהלמורים אוכלים בלילה או בשעות בין הערביים, ומסתמכים על חוש הריח יותר מאשר על הראייה. לכן, הפירות הבשלים במדגסקר לא מסתפקים בצבעים בולטים, אלא גם מדיפים ניחוח עז שהלמורים לא יכולים לעמוד בפניו. בניסוי גילו החוקרים כי צמחים שהלמורים, לצד בעלי חיים אחרים, מפיצים את זרעיהם מגבירים את ייצור הריח כשהפרי בשל הרבה יותר מאשר צמחים שזרעיהם מופצים בעזרת ציפורים, שמסתמכות על ראייה ולא על ריח. עוד נמצא שהלמורים נעזרים בשינויים שחלים בריחות הפרי כדי לזהות פירות בשלים. כלומר, ריח הפירות הוא מערכת תקשורת הדדית בין בעלי חיים וצמחים.
צילום: Shutterstock, Liukov
בלי טעם ובלי ריח?
לכל צמח יש גם טעם וגם ריח, גם אם אנחנו איננו מסוגלים לחוש בהם. כל יצור חי מכיל מגוון עשיר של חומרים כימיים ומפריש אותם לסביבתו. קצתם מסוגלים להפעיל את הקולטנים שבאף או בפה שלנו ואחרים לא, אבל גם כשלא, הם עדיין שם. ייתכן בהחלט שבעל חיים אחר, עם קולטנים אחרים, מסוגל להריח ולטעום אותם. צמח שהוא חסר ריח בעבורנו עשוי להיות ריחני מאוד לאפו של בעל חיים אחר, ופרי שנראה לנו תפל יעורר תגובה עזה בפיו של בעל חיים אחר.
ריחות וטעמים יכולים לגרום לנו לרצות להתקרב ולטעום או להתרחק. טעם וריח טובים יכולים לסמן פרי בשל ובו זרע שמוכן להפצה. לעומת זאת, ריחות וטעמים לא טובים יכולים לסמן לנו שהפרי אינו בשל, מקולקל או אפילו רעיל. כך הטעמים והריחות, שנוצרו במהלך האבולוציה בעקבות הקשרים בין פרי ובעל חיים, שומרים ומחזקים את הקשרים האלו, ומבטיחים מזון טוב לצד אחד והפצה מוצלחת של הזרעים לשני.
מחברת הכתבה – תמר לביא
מקור הכתבה – אתר האינטרנט של מכון דוידסון, davidson.weizmann.ac.il
