תעלומת העופות הלא מעופפים
תעלומה גדולה, שמדירה את שנת החוקרים עוד מימיו של צ'רלס דרווין, היא כיצד נפוצו להם העופות הנטולים יכולת תעופה לאיים מבודדים ברחבי כדור הארץ, כניו זילנד? שאלה זו קיבלה לאחרונה תפנית מפתיעה
בכל סיפור או סרט מתח טוב, ממש לקראת הסוף, כשאתם כבר בטוחים בזהות המתנקש, פתאום מתרחשת תפנית בלתי צפויה בעלילה ותרחיש משונה שלא חשבתם עליו מביא לפתרון התעלומה בצורה מבריקה ומפעימה. והנה, גם אחת התעלומות הגדולות וארוכות השנים במדע, המדירה את שנת החוקרים עוד מימיו של צ'ארלס דרווין, קיבלה לאחרונה תפנית מפתיעה ומרתקת. בסיפור המתח הזה יש מתנקשים, דמויות ססגוניות ודרמה חוצת יבשות.
סיפור המתח שלנו מתחיל בכרי העשב המוריקים והשלווים של ניו זילנד. הזמן: המאה ה־13. ראשוני הפולינזים מגיעים אל האי השלו ומגלים שם בין השאר עוף ענקי וחסר כנפיים – מואה (מסדרת Dinornithiformes). ככל הידוע, המואה כללו תשעה מינים, שהגדולים שביניהם הגביהו לגובה של כ־3.6 מטרים ומשקלם מוערך ב־230 ק"ג. תוך פרק זמן קצר, של כ־100 שנים, המאורים (התושבים הילידים של ניו זילנד) חיסלו את העופות הענקיים והתמימים עד האחרון שבהם. ב־1769, כאשר הגיעו לראשונה האירופאים לאי, המואה כבר לא היו קיימים, אך מאוחר יותר התגלו שרידיהם באתרים ארכיאולוגיים רבים. לאורך השנים היו דיווחים נוספים על תצפיות במואה, אך אין לכך סימוכין מדעיים ודאיים. כאשר הגיעו האירופאים לניו זילנד הם התוודעו לקרוב משפחתו הקטן של המואה, הקיווי (Apteryx): עוף בגודל של תרנגולת מבויתת, המוגבל בתפוצתו (אנדמי) לניו זילנד, וגם הוא – כקרוביו הענקיים – אינו מעופף. הקיווי ניחן בנוצות רכות המזכירות פרווה, והוא בעל שרידי כנפיים קטנטנים ומקור דק וארוך במיוחד. הקיווי הביישן משוטט ביערות בעיקר בלילות, וניחן בחוש ריח מפותח ביחס לעופות אחרים. במרוצת השנים הפך הקיווי לסמל הלאומי של ניו זילנד, ולא אחת תושביה אף מכונים בשם זה.
המואה, כמו גם הקיווי, שייכים לפליאוגנטים (Palaeognathous), אחת משתי על סדרות של העופות המודרניים; העל סדרה השנייה היא הניאוגנטים (Neognathous) הכוללת את כל שאר העופות הקיימים כיום. הפליאוגנטים, שמשמעות שמם היא לסתות עתיקות (השם מתייחס למעשה למבנה החך), כוללים את סדרת היענאיים (Struthioniformes) הקרויים באנגלית Ratite, ואת סדרת הטינמאיים (Tinamiformes).
צילום: שאטרסטוק
דומים אך שונים
קבוצת הפליאוגנטים כוללת מספר מצומצם יחסית של מינים ביולוגיים מגוונים בגודלם אך דומים למדי מבחינה מורפולוגית והתנהגותית. הדמיון מתבטא בהתאמות לחיים על הקרקע: כנפיים קצרות או חסרות לחלוטין; מקור חזק, קצר ומשוטח; זנב קצר; ועצם חזה חסרת או קטנת קָרין (רכס). הקרין משמש כאחיזה לשרירי התעופה, וגודלו מלמד על רמת ההתפתחות של שרירים אלו. באופן מפתיע, לפליאוגנטים, שכאמור איבדו ברובם את יכולת התעופה, תפוצה גיאוגרפית נרחבת, ובין חברי הקבוצה מפרידים אוקיינוסים רחבי ידיים. כך למשל, אפשר למצוא באפריקה מין אחד של יען (Struthio camelus), בעוד שלושת מיני הקזואר (Casuarius), והאֶמו (Dromaius novaehollandiae) שוכנים ביבשת אוסטרליה ובסביבתה. תשעת מיני המואות שנכחדו וחמשת מיני הקיווי מזוהים עם ניו זילנד, ושני מיני הריאה (Rhea) מאכלסים את יבשת אמריקה הדרומית ביחד עם 47 מיני הטינמו (Tinamous) שהם בעלי יכולת תעופה חלשה. אחרון חביב הוא עוף הפיל, (Aepyornis maximus), עוף אנדמי מהאי מדגסקר. עוף הפיל, כפי שאפשר ללמוד משמו, היה עוף ענקי, הגדול מכולם: הוא התנשא לגובה של שלושה מטרים ומשקלו הגיע כנראה ל־400 ק"ג! למרבה הצער הוא הושמד כליל במאה ה־17, ושוב, ניחשתם נכון, לאדם היה חלק משמעותי בכך.
נשאלת אם כן השאלה המסקרנת כיצד נפוצו להם הפליאוגנטים כבדי התנועה ברחבי כדור הארץ? במרוצת השנים הועלו כמה השערות לפתרון התעלומה של התפוצה המקוטעת. אחת האפשרויות, שהייתה מקובלת בעבר, היא שאביהם המשותף של הפליאוגנטים היה גם הוא חסר מעוף, ומאחר שהפליאוגנטים מאכלסים אזורים שהיו שייכים ליבשת הדרומית הקדומה גונדוואנה (Gondwana), המחשבה הייתה שמקור כולם בתפוצה יבשתית ותהליכים ויקָריים (ויקָריות Vicarism, היא תהליך שבו מין ביולוגי מתפצל לכמה מינים או תת מינים כתוצאה משינויים גיאוגרפיים או אקלימיים). אם הסבר זה נכון, היה אפשר לצפות שראשוני הפליאוגנטים יהיו מתקופת הקרטיקון (לפני כ־65־145 מיליון שנה), לפני השלמת התפצלותה של יבשת גונדוואנה ליבשות מִשנה. הבעיה היא שהמאובנים הפליאוגנטיים המוקדמים ביותר שנמצאו מתוארכים לתקופות מאוחרות יותר, והם לא מתאימים להסבר זה. יתר על כן, ממצאים גנטיים מצביעים על קרבה משפחתית דווקא בין מינים פליאוגנטים מרוחקים גיאוגרפית, והעץ הפילוגנטי לא "מסתדר" על פי התפוצה היבשתית.
צילום מתוך Wikipedia
כמה מינים קדומים
אפשרות שנייה היא שמקורם של הפליאוגְנָטים אינו במין קדום אחד, אלא שיש להם מוצא שונה והם התפתחו בתהליך של אבולוציה מתכנסת (קונברגנציה). אבולוציה מתכנסת יוצרת מבנים אנלוגיים שיש להם צורה או תפקוד דומים אצל יצורים בעלי מוצא שונה. הסיבה למראֶה הדומה היא פעולתם ארוכת הטווח של לחצי ברירה סביבתיים. כך למשל, הקוליבריים והצוּפיות, שתי משפחות של ציפורים רחוקות מבחינה גנטית־אבולוציונית, דומות התנהגותית ומורפולוגית. ברם, הרעיון שהפליאוגנטים דומים זה לזה רק בשל אבולוציה מתכנסת לא עומד במבחן המציאות מאחר שהבדיקות המולקולריות של רצפי הדנ"א מוכיחות חד משמעית שהפליאוגנטים הם קרובי משפחה ואינם שייכים למשפחה מודרנית אחרת של בעלי כנף. זה המקום להוסיף שיש מיני עופות נוספים השייכים ל־15 סדרות שונות של עופות (ולא שייכים לפליאוגנטים), שאיבדו אף הם במהלך האבולוציה את כושר התעופה. דוגמאות ידועות הן הפינגווינים, מינים מסוימים ממשפחת הרליתיים, מין של תוכי (קאקאפו), הדודו המפורסם שנכחד ועוד.
אפשרות שלישית היא שהתפוצה הגיאוגרפית של הפליאוגנטים היא פרי של נדידה מאוחרת, שנעשתה לאחר שהיבשות הדרומיות התפצלו, מה שמעלֶה את השאלה המסקרנת כיצד הם הצליחו לחצות את האוקיינוסים? האפשרות שעופות חסרי יכולת תעופה הצליחו לעבור מרחקים עצומים כאלו באמצעות "טרמפ" על רפסודה טבעית כלשהי או שחייה נראית קלושה עד מגוחכת. על כל פנים, אין שום עדות ידועה לעוף חסר יכולת תעופה שהצליח לחצות את מרחבי האוקיינוס. ההנחה הסבירה יותר היא שהנדידה התרחשה באמצעות תעופה. לאחר שאבותיהם המעופפים של הפליאוגנטים הגיעו ליבשות השונות הם עברו באופן בלתי תלוי תהליכים אבולוציוניים דומים של התאמה לחיים על הקרקע.
צילום: שאטרסטוק
הדרך שבה אפשר לפתור את התעלומה ארוכת השנים של תפוצת הפליאוגנטים היא באמצעות פענוח הקִרבה המשפחתית בין עופות אלו ושרטוט עץ פילוגנטי, שכולל גם את המינים שנכחדו. באופן כללי, יש הסכמה שהפליאוגנטים מהווים קבוצה מונופילטית (קבוצה הכוללת אב קדמון משותף ואת כל צאצאיו), אך היחסים הפילוגנטיים בתוכה נתונים לוויכוח. כך למשל, הטינמו (Tinamou) המעופף הוצב בעבר כקרוב משפחה של סדרת ה־ratite אך ממצאים גנטיים מאוחרים יותר מציבים את הטינמו בתוך סדרת ה־ratite. מפנה בפתרון החידה הושג בזכות התקדמות טכנולוגית של השנים האחרונות – הפקת דנ"א עתיק. אנליזה של רצפי דנ"א נחשבת למדויקת ואמינה יותר מהשוואות מורפולוגיות לבדן, והיא מאפשרת לחשב עבור כל שני מינים ביולוגיים מתי באבולוציה היה להם אב קדמון משותף.
שני מאמרים חדשים שיצאו לאחרונה הצביעו על ממצאים חדשים ומרתקים המחזקים את ההבנה של אבולוציית הפליאוגְנָטים. במחקרים אלו מוצה דנ"א עתיק משרידים עתיקים של עוף הפיל ושל המואה (הצלחה זו כשלעצמה היא הישג טכנולוגי אדיר) והושווה לרצפי הדנ"א הידועים של שאר חברי קבוצת הפליאוגנטים החיים כיום. במחקרם של בייקר (Baker) ועמיתיו התברר כי – משונה ככל שזה ייראה – המואות מניו זילנד הקרובים ביותר לטינמו, עוף בעל יכולת תעופה חלשה השוכן כאמור בדרום אמריקה. אם זה כך, הרי שהאב הקדמון המשותף למינים ביולוגיים אלו היה חייב להיות בעל כושר תעופה. רק כך אפשר להסביר את תפוצתם הגיאוגרפית, מה גם שלא סביר להניח שהטינמו עבר "אבולוציה לאחור" ופיתח כושר תעופה מחדש. ממצאי המחקר תומכים בהיפותזה שה־ratite היא קבוצה פרפילטית, הכוללת גם את הענף של הטינמו־מואה, בעוד היען הוא צאצא של אב קדום יותר באבולוציה. במחקרם של מיטשל (Mitchell) ועמיתיו רוצף הדנ"א המיטוכונדרי של שני מיני עוף פיל נכחדים ממדגסקר. בהשוואת רצפים אלו לפליאוגנטים בני ימינו התברר למרבה ההפתעה שהקיווי הקטן מניו זילנד הוא שאר בשרם הקרוב ביותר של עופות הפיל, בעוד היען, שכנם של האחרונים מאפריקה, מרוחק מהם מבחינה גנטית. גם במחקר זה הטינמו הדרום אמריקאי התגלה כקרוב ביותר למואה מניו זילנד. תוצאות שני המחקרים שוללות את הרעיון שתפוצת הפליאוגנטים נובעת מוויקָריות ותפוצה יבשתית, ומחזקות את הגישה הגורסת שהתפשטות הפליאוגנטים ביבשות השונות הייתה באמצעות תעופה. הצאצאים של אותם אבות קדמונים מעופפים הסתגלו לחיים על הקרקע ואיבדו באופן בלתי תלוי את יכולת התעופה. צריך לזכור שלאחר היעלמותם של הדינוזאורים, לפני כ־65 מיליון שנה, נותרו רק הדינוזאורים המעופפים (קרי העופות) ויונקים קטני ממדים. בהיעדר טורפים גדולים, היכולים לאיים על העופות הפליאוגנטים, נוצר מעין חלל ריק שאפשר לציפור הפיל, המואה, הקזואר, הריאה והיען לגדול לממדיהם המרשימים תוך "ויתור" על יכולת התעופה. ייתכן שהקיווי והטינמו, קטני הממדים, נשארו כאלו עקב תחרות עם שכניהם – המואה והריאה המגודלים. כמו כן חשוב לציין שציפור הפיל והמואה חיו, עד הכחדתם בידי האדם, באיים נטולי טורפים גדולים, וזה מה שאִפשר להם להגיע לממדיהם העצומים.
זהו, בינתיים, סוף הסיפור, ועד שלא יוכח אחרת, זהו הסיפור המשכנע ביותר שיש למדע לספר לנו על התפוצה והאבולוציה של העופות הפליאוגנטים הלא מעופפים.