דו-חיים חסרי-זנב (ומעתה ועד סוף הפוסט נקרא להם צפרדעים) הם אחת הקבוצות המוצלחות של בעלי חוליות יבשתיים, עם קרוב ל-6,800 מינים מוכרים ברחבי העולם. מחקר חדש, המשתמש בדגימות גנטיות רבות של מיני צפרדעים שחיים כיום ושיטות אנליטיות מתקדמות, מציע שהם חבים הרבה מהמגוון המודרני שלהם לאותו אירוע הכחדה המוני שחיסל את הדינוזאורים.
אחת השיטות החשובות ביותר לחקר אבולוציה היא שימוש ברצפי דנ״א של בעלי חיים. הדנ״א כמובן מכיל את כל המידע שמכתיב לנו איך בעל חיים יראה ויתפקד, אבל יש בו גם מידע נוסף, על המורשת של בעל החיים. מכיוון שלכל היצורים החיים מוצא משותף, ככל שמינים יותר קרובים אבולוציונית - קרי עבר פחות זמן מאז שמהאב הקדמון המשותף שלהם התפצלו השושלות הנפרדות שהובילו אליהם - כך רצפי הדנ״א שלהם יהיו יותר דומים. מסיבה זו, אם נרצף את הדנ״א של מינים רבים שונים כך שנקבל, עבור כל מין, מעין ״משפטים״ המורכבים מ״אותיות״ (המולקולות שמרכיבות את הדנ״א), נוכל להשתמש בדמיון בין ה״משפטים״ הללו כדי לשחזר את יחסי הקירבה האבולוציונית בין המינים, ולבנות את אילן היוחסין של קבוצת המינים הזו - עץ פילוגנטי.
במחקר חדש שפורסם בשבוע שעבר בכתב העת המדעי היוקרתי Proceedings of the National Academy of Sciences - PNAS, חוקרים סינים ואמריקאים בנו עץ פילוגנטי מקיף, ובעל תמיכה סטטיסטית חזקה במיוחד, עבור כל משפחות הצפרדעים. הם עשו זאת על-ידי ריצוף 95 גנים שונים מ-156 מינים שונים של צפרדעים, בהם נציגים לכמעט כל משפחות הצפרדעים שקיימות! העץ הפילוגנטי הזה איפשר לחוקרים גם להסיק לא מעט דברים חשובים לגבי ההיסטוריה האבולוציונית של הצפרדעים.
אז מה אפשר ללמוד מעץ פילוגנטי?
בתור התחלה, ניתן לתארך את הפיצולים בעץ. בהפשטה, לפי הטופולוגיה של העץ (מי התפצל ממי) ולפי אורכי הענפים בעץ (הקו שמוביל מפיצול אחד למשנהו), ובאמצעות שימוש במידע קיים על הקצב בו דנ״א משתנה, אפשר לשחזר את התאריכים בהם חלו פיצולים שונים בעץ. כך ביצעו החוקרים תגלית די מרשימה – התאריכים בהם הופיעו שלוש השושלות הגדולות ביותר של צפרדעים כיום מאוד קרובים זה לזה, ומתוארכים ללפני 66 מליון שנים, פלוס מינוס. שלוש השושלות האלה חולקות אב קדמון משותף קדום בהרבה, כך שהופעתן אינה תלויה זו בזו - הן לא התפצלו אחת מהשנייה, אלא הופיעו במקביל באותו עיתוי! כלומר, ההופעה של שלוש השושלות הללו, ורבים מהפיצולים הקדומים ביותר בהן, חלו באופן בלתי תלוי בסמיכות מרשימה לאירוע ההכחדה של סוף תור הקרטיקון, בו נכחדו בין היתר הדינוזאורים ועולם החי השתנה ללא היכר. אלה שושלות המכילות, יחדיו, את כל הצפרדעים האמיתיות (כמו צפרדע הנחלים שלנו), הקרפדות, האילניות, והמיקרוהיליים (צפרדעים צרות פה), המשפחה העשירה ביותר במינים מבין הצפרדעים.
שנית, אפשר לחשב את קצב ה״גיוון״ (diversification) של צפרדעים, או בהפשטה – הקצב בו נוצרים מינים חדשים. כאן מצאו החוקרים שחלה קפיצה מדהימה בקצב היווצרות המינים ישירות לאחר אותו אירוע הכחדה המוני, לפני 66 מליון שנים. יחד, הממצאים הללו מצביעים על כך שגם הצפרדעים חוו אירוע הכחדה משלהן לפני 66 מליון שנים, ולאחריו אבולוציה מהירה למלא נישות חדשות. עוד ממצא מעניין בהקשר זה הוא שכל שושלות הצפרדעים בהן יש מינים שוכני עצים – כולן מקורן באותן שלוש קבוצות שהופיעו לאחר אירוע ההכחדה בסוף הקרטיקון. גם עולם הצומח חווה מכה קשה באירוע הכחדה זה, והחוקרים משערים שהתאוששות היערות לאחר ההכחדה הובילה להתפתחותן של שושלות חדשות של מיני צפרדעים שוכני עצים.
שלישית, ניתן לשחזר את אזורי המוצא של שושלות צפרדעים שונות, על-ידי שימוש במבנה העץ, התפוצה הנוכחית של הצפרדעים המודרניות (שנמצאות בקצוות הענפים בעץ), תיארוכו של העץ, ומידע על תזמונם של אירועים גיאולוגיים בעבר. כך הסיקו החוקרים שכפי הנראה, אפריקה הייתה אזור המוצא של הניאובטרכיה (״צפרדעים מפותחות״), הקבוצה המכילה את רוב מיני הצפרדעים, וכוללת את שלוש הקבוצות עליהן דיברנו מקודם. בנוסף, מצאו החוקרים כי כפי הנראה אנטארקטיקה היוותה ״גשר״ עבור מיני צפרדעים מדרום אמריקה לאוסטרליה, בתקופות גיאולוגיות בהן כדור הארץ היה חם יותר ואנטארקטיקה יכלה להיות מיושבת על-ידי צפרדעים.
המחקר הזה מספק לנו תובנות חדשות ומרגשות לגבי ההיסטוריה האבולוציונית של הצפרדעים, כולל תיארוכים חדשים ומדוייקים להופעתן של קבוצות הצפרדעים המודרניות, והשערות לגבי תפוצתן בעבר ודרכי הפצתן. זהו גם פתח למחקרי המשך, למשל חיפוש מאובנים בשכבות גיאולוגיות מתאימות כדי לאשש את מסקנות המחקר הזה. ללא ספק, היכולת לרצף כמויות עצומות של דנ״א מספקת לנו כלים מדהימים כדי לחקור את ההיסטוריה של החיים על פני כדור הארץ, ותובנות נוספות בקבוצות מגוונות של בעלי חיים וצמחים מחכות לנו ממש מעבר לפינה.
קריאה נוספת:

• המאמר המקורי
• כתבה בכתב העת Science על המאמר