עטלפי ערפד הם היונקים היחידים שניזונים בלעדית מדם, והם כוללים שלושה מינים החיים בדרום ובמרכז-אמריקה. אכילת דם היא אתגר לא קטן. ראשית, העטלף הקטנטן (כ-40 גרם) צריך להגיע אל הדם של חיה הגדולה ממנו בהרבה (יונקים אחרים או ציפורים). בנוסף, מרביתו (78%) מורכב ממים, ומתוך החומר היבש בדם - 93% אחוזים הם חלבונים, אשר בפירוק שלהם יוצרים כמויות אדירות של חנקן שמקשות על הכליות לסלקו. בנוסף, הדם עני בסוכרים וויטמינים, מה שהופך אותו ללא מזין במיוחד, והוא אף עלול לשאת בתוכו מחוללי מחלה רבים. כדי להסתגל לאורח חיים שכזה, עטלפי הערפד היו צריכים לעבור התאמות גנטיות רבות לאורך האבולוציה שלהם. בין היתר, הם פיתחו ניבים חדים בכדי לחדור כלי דם, אותם הם מזהים בעזרת חיישני קרינה תת-אדומה. הרוק שלהם מכיל חומר המכונה דרקולין (כמחווה לדרקולה), שתפקידו למנוע קרישה של הדם, והכליות שלהם יכולות להתמודד עם תכולת החלבון הגבוהה.
אולם, ההתאמות הגנטיות שנמצאו בערפדים לא יכולות להסביר לבדן את היכולת של העטלפים להיזון בלעדית מדם. המיקרוביום (Microbiome), מכלול המיקרואורגניזמים (היצורים הזעירים - חיידקים, וירוסים, וכו') המאכלסים את גופו של בעל חיים, הוא בעל תפקיד חשוב והכרחי בהתמחות לתזונה מסויימת. 90% מהמיקרוביום הם "חיידקי המעיים" - השוכנים באיבר זה ומסייעים בעיכול מזון ובהגנה מפני מחלות. תאוריות אבולוציוניות עדכניות מציעות כי בעל החיים והמיקרוביום שלו משפיעים זה על זה ואף עוברים אבולוציה יחד, לכן יש להסתכל עליהם כמערכת אחת הנקראית הולוביונט (holobiont), ועל מכלול הגנים במערכת הזו, של בעל החיים והמיקרוביום, כהולוגנום (hologenome).
במחקר שפורסם בכתב העת המדעי Nature Ecology & Evolution לפני חודש, בחנו חוקרים את ההולוגנום של הערפד המצוי (Desmodus rotundus), והשוו אותו לזה של עטלפים אחרים שאינם אוכלי-דם.
את גנום העטלפים בדקו באמצעות דגימה של תאים מהכנף. בהשוואה לעטלפים שאינם אוכלי דם, בגנום של הערפד המצוי נמצאו שינויים רבים בגנים שאחראים על התגובה החיסונים וכן באזורים שאחראים על עיכול מזון והפקת חומרים בגוף. שינויים אלו כנראה הקנו לערפד המצוי יכולות חדשות שאין לעטלפים אחרים.
ומה לגבי החיידקים? על מנת לרצף את הגנום שלהם, נדגמה הצואה של הערפד המצוי. בחינת מכלול החיידקים החיים במעיים של הערפד המצוי, נמצא שהם שונים מאוד בהרכבם וביכולות המטבוליות שלהם לעומת החיידקים במעיים של עטלפים אחרים. יותר מזה, בעוד שאצל עטלפים שאינם אוכלי דם הייתה שונות גדולה בין חיידקי המעיים של עטלף אחד לעטלף אחר (בני אותו מין), השונות בין פרטים שונים של הערפד המצוי הייתה קטנה מאוד. כנראה שהתזונה הקיצונית של הערפדים מחייבת חיידקים המסוגלים לבצע יכולות מטבוליות מסוימות, ולא מאפשרת גמישות.
גם בגנום וגם במיקרוביום של הערפד המצוי נמצאו שינויים שמאפשרים לעטלף להגן על עצמו מפני מחוללי מחלה בדם. מכיוון שאכילת דם חושפת את הערפדים לנגיפים שיכולים להשתלב בגנום שלהם, החוקרים בדקו את נוכחותם. הם מצאו כי אכן חלק מסוגי הנגיפים נמצאו בשכיחות נמוכה מאוד בערפדים ביחס למינים אחרים (למרות שהם נחשפים ליותר כאלו), וכן מצאו עותקים רבים של גנים שתפקידם לנטרל נגיפים אלה. בינתיים, במעיים של הערפד המצוי נמצאו 280 מיני חיידקים הידועים כמזיקים למיני יונקים אחרים, כנראה בשל אכילת הדם העשיר בחיידקים אלו. בנוסף, במעי העטלפים נמצא ריכוז גדול מאוד של חיידקים היכולים להגן על העטלפים, למשל חיידקים שמפרישים חומרים נגד נגיפים.  
התאמות נוספות בגנום ובמיקרוביום יכולות לסייע לערפד המצוי להתמודד עם מקור תזונתי עני בוויטמינים, שומנים וסוכרים כמו דם. החוקרים מצאו כי אחד הגנים האחראים על רמות הסוכר בדם העטלף השתנה מהר יותר לאורך האבולוציה ביחס לגנים אחרים, ובכך התאפשרו יותר מוטציות ששיפרו את פעילותו. גם בחיידקים נמצאו התאמות ייחודיות - למשל, נמצא מספר גבוה יותר של גנים שקשורים לייצור ויטמינים ביחס לחיידקי המעיים של עטלפים אחרים. בנוסף, נמצא ריכוז גבוה של גן בעל תפקיד מרכזי בייצור מאגרי שומן.
לסיכום, המחקר מהווה דוגמה לאופן בו הגנום של בעלי חיים - יחד עם המיקרוביום שלו - עוברים התאמות שמאפשרות לו לצרוך את האוכל הייחודי שלו. תופעה זו מדגישה את מערכת היחסים ההדוקה בין העטלף למיקרואורגניזמים שדרים בו. הערפדים אינם מיוחדים בכך -  מערכות יחסים דומות מתקיימות בין כל בעלי החיים לדייריהם הסמויים. אולי רק אם נסתכל על בעלי חיים והמיקרוביום שלהם כמקשה אחת, כלומר כהולובניוט, נוכל להבין לעומק כיצד הם פועלים וכיצד הם מותאמים לאורחות חייהם.
 

 
מקורות:
המאמר המקורי
 
לקריאה נוספת:
פוסט קודם בנושא של ראיית צבע, כולל ראיית קרינה תת-אדומה
 
בתמונה: Common vampire bat, Desmodus rotundus, young male, captured near Lamanai, Belize
קרדיט תמונה: Gerry Carter