"רמת דיוק גבוהה מאוד": כך דגימה אחת שינתה את מה שידענו על הנחלים בישראל

כבר שנים רבות חוקרים מנסים להבין מה מסתתר בנהרות ובנחלים ברחבי העולם: אילו מינים חיים שם מתחת למים?

בשביל לענות על שאלה זו, עד היום נעשה שימוש בעיקר בשיטות מסורתיות כמו לכידה ברשתות ודיג באמצעות זרם חשמלי. מצד אחד, חקר זה חיוני כדי לאמוד את המצב האקולוגי באזור, לזהות מינים פולשים ולעזור לשיקום הטבע; מצד שני, השיטות הללו עלולות לפגוע בבעלי החיים ובבתי הגידול שלהן.

כעת, שיטה חדשה ומבטיחה מבוססת על דנ"א סביבתי (כלומר, חתימות גנטיות שנשארות במים) מצליחה לחשוף הרבה יותר ממה שציפו החוקרים - ובדרך שאינה פוגעת בטבע.

אז איך זה עובד?

בישראל נערך לראשונה מחקר מקיף שבחן את האפשרות לנטר נהרות ונחלים באמצעות שיטת הדנ"א הסביבתי (eDNA), שמאפשרת הצצה למגוון הביולוגי מבלי ללכוד אף דג. החוקרים אוספים מים מהנחל, מסננים אותם ובודקים במעבדה את מקטעי הדנ"א, ובכך מזהים אילו מינים השאירו את "חתימת הדנ"א" שלהם.

את המחקר הובילו ד"ר ניר שטרן, ראש המעבדה לחקר הדגים במכון לחקר ימים ואגמים; ד"ר דנה מילשטיין, אקולוגית בתי גידול לחים ברשות הטבע והגנים; ד"ר ארסני מורוב, מנהל המעבדה לחקר הדגים במכון; מרווה בולוס, עוזרת מחקר במכון.

בעולם נעשה שימוש גובר בטכנולוגיה זו בעשור האחרון, לדוגמה בניו זילנד, שהייתה המדינה הראשונה לאמץ אותה לתוכניות ניטור רשמיות. "כל בעלי החיים, וגם צמחים, משאירים שאריות דנ"א בסביבה שלהם", מסביר שטרן. "זה יכול להיות קשקשים, שיערות או חלקים שהתפרקו. בשיטה הזו אנחנו מנצלים את התופעה ובאמצעות הדגימה הסביבתית יכולים לדעת אילו מינים חיים במקום, בלי להפריע לסביבה וברמת דיוק גבוהה מאוד".

תגליות לא צפויות

יתרון מרכזי של השיטה הוא שהיא אינה פולשנית. "עד עכשיו, הסקרים בנחלים נעשו בעזרת אלקטרו-פישינג, כלומר מתן הלם חשמלי שגורם לדגים לצוף כדי שנוכל למדוד ולזהות אותם. על הדרך חלק מהדגים מתים ויש גם הפרעה לבית הגידול. כשדוגמים דנ"א סביבתי, לא מפריעים לאף אחד", מסביר שטרן. בנוסף, השיטה מאפשרת גם איתור מינים בסכנת הכחדה, זיהוי מינים פולשים חדשים ומעקב אחרי תנועת מינים במרחב.

במסגרת המחקר נרשמו גם תגליות לא צפויות. "בנוסף לדגים, גילינו בדגימות גם דנ"א של חזיר בר, קורמורן, פרה וחיות נוספות שנמצאות באזור", מספר שטרן. משמעות הדבר היא שהשיטה מספקת מידע על כל בעלי החיים שבאים במגע עם מקורות המים, ויכולה לסייע לפיקוח - למשל, לזהות נוכחות של פרות באזורים אסורים לרעייה.

אחד הממצאים המפתיעים היה גילוי שני מינים פולשים. בשפך נחל נעמן נמצא דג קטן ממשפחת הגוביים שמקורו במערב האוקיינוס האטלנטי. "נורא הפתיע אותי לראות שבדגימה קטנה מצאנו דנ"א מעשרה מיני דגים, כולל מין פולש שדווח קודם בטורקיה", מספר שטרן. מין נוסף שאותר היה דג אקווריום נפוץ (פלקוסטומוס) בנחל הירקון. ככל שמזהים מין פולש מוקדם, כך קל יותר להבין את תפוצתו ולצמצם השפעה על המינים המקומיים.

איך מתגברים על המגבלות?

על אף יתרונותיה הרבים, לשיטת הדנ"א הסביבתי עדיין יש מגבלות משמעותיות. בעוד שהיא מאפשרת לזהות מינים בדיוק גבוה ובאופן לא פולשני, היא לא מספקת מידע כמותי. "אם אני מוצא דנ"א ממין מסוים, אני לא יודע אם היה שם פרט אחד או אלף, ואפילו לא אם הוא היה בחיים כשהדגימה נאספה", מסביר שטרן. כלומר, לא ניתן להסיק ממנה כמה דגים יש בנחל, מה מצבם הבריאותי או מה גודל האוכלוסייה.

כאן חוזרות לתמונה השיטות המסורתיות, כמו לכידה ברשתות, כלובים או אלקטרו-פישינג, שמאפשרות למדוד משקל, גיל ומבנה אוכלוסייה. שילוב בין שתי הגישות נחשב כיום ליעיל ביותר: דנ"א סביבתי מספק "צילום בזק" רחב של המגוון הביולוגי, והשיטות הקלאסיות משלימות את הפערים. מה שכן, שיטת הדנ"א הסביבתי תוכל להפחית משמעותית את השימוש בשיטות המסורתיות: "למשל, אם פעם היו עושים ניטור מסורתי כל שנה, זה יאפשר לעשות ניטור מסורתי פעם בשנתיים", אומר שטרן.

בים האתגר גדול יותר

המחקר בנחלים בישראל מסמן רק את תחילת הדרך, בעוד שיטת הדנ"א הסביבתי כבר מתחילה לצבור תאוצה בישראל. שטרן מציין כי על אף שכבר הכיר את השיטה מזמן לרשות הטבע והגנים, הוא סבור כי המחקר הנוכחי שכנע אותם לאמץ את השיטה. הצלחת הפיילוט מבשרת על סיכוי ממשי ששיטת הדנ"א הסביבתי תיכנס בהדרגה כחלק מתוכניות ניטור רשמיות בישראל, לא רק במקווי מים - אלא גם במערכות אקולוגיות נוספות, והיא צפויה לפחית את השימוש בשיטות אחרות.

לצד השימוש בשיטה בנחלים, השיטה של בדיקת דנ"א סביבתי מיושמת יותר ויותר גם בסביבות ימיות. בים, האתגר גדול עוד יותר: שיטות מסורתיות (כמו גרירת רשתות דיג) אוספות בעלי חיים מהקרקעית, אך מפספסות דגים חמקמקים או כאלה שנמצאים מחוץ לטווח הלכידה, וגם עלולות לגרום לנזק לקרקעית ולבתי הגידול.

גם כאן נכנסת שיטת הדיגום של דנ"א סביבתי, שמאפשרת לזהות נוכחות של דגים גם אם לא נלכדו בפועל. "אני יכול להגיד שזה עובד יופי בים", מציין שטרן, "מצאנו דנ"א של מינים נוספים, לא רק כאלה שנתפסו ברשת". הדבר מהווה עדות מובהקת ליתרון של השיטה בזיהוי מקיף של המתרחש מתחת לפני המים.

בעידן של משבר מגוון ביולוגי, כשמערכות טבעיות נמצאות תחת לחצים אנושיים אינטנסיביים, הצורך בשיטות מחקר ירוקות הוא חיוני מתמיד. טכנולוגיה ירוקה, שמביאה לנו תמונה ברורה יותר של הסביבות האקולוגיות ומאפשרת לשמור עליהן טוב יותר, כמו שיטת הדנ"א הסביבתי היא משמעותית מתמיד - גם עבורנו וגם עבור הדורות הבאים.