עד כמה אנו שונים מהשימפנזים?

השוני בין שני המינים נובע בעיקר מהבדל בבקרה ולא מהבדל בגנים

יונת אשחר ונעם לויתן | גליליאו

שימפנזה צעיר. צילום: Frans de Waal, Emory University, מתוך: PLOS Biol. 3, e202 (2005).

כידוע, בעלי-החיים הקרובים אלינו ביותר הם השימפנזים והבונובו. אך למרות הדמיון הרב והברור בינינו ובינם, לא ניתן להתעלם מכמה הבדלים חשובים. הבדלים אלו ניכרים בעיקר בתחום ההתנהגותי והקוגניטיבי, וגם בתחום התזונה – בני-אדם, בכל מקום על פני כדור-הארץ, ניזונים מתפריט מגוון בהרבה מזה של קרובינו. ניתן היה לצפות כי הבדלים אלו יתגלו בנקל במחקר הבודק את השוני בין החלבונים והגנים (רצפי ה-DNA המקודדים לחלבונים) של בני-אדם ושימפנזים.

מחקר כזה נערך כבר לפני 40 שנה (PDF), ותוצאותיו היו מפתיעות: מסתבר שההבדל בגנים מסתכם למעשה בכ-1% בלבד. יתרה מזו, במחקרים נוספים התברר שמבין הגנים שהשתנו בקצב מהיר מאז הפיצול בין שימפנזים לבני-אדם, הגנים החשובים לפעילות מוחית ולתזונה מהווים מיעוט קטן. הסבר אפשרי לפרדוקס זה הוא שהשוני בין המינים נובע לא מהגנים עצמם, אלא מהבקרה עליהם. כל גן נתון לבקרה מדוקדקת, המאפשרת לו להתבטא וליצור חלבון רק בתאים מסוימים ובזמן מסוים. חלק גדול מהבקרה הזאת מוצא לפועל באמצעות רצפי DNA שאינם מקודדים יצירת חלבונים, אלא נמצאים על מולקולת ה-DNA בקרבת הגנים.

במחקר שהתפרסם בשנת 2007 בירחון Nature Genetics, נבדקו הרצפים האלו ב-DNA של בני-אדם, שימפנזים וקופי רזוס. קופי הרזוס משמשים כקבוצת חוץ – כלומר, קבוצה שנפרדה מהשושלת המשותפת לבני-האדם ולשימפנזים לפני שנפרדו אלו מאלו. החוקרים בדקו את קצב השינויים ברצפי הבקרה בהשוואה לרצפים אחרים, "ניטרליים", בשני המינים מאז היפרדותם מקבוצת החוץ, וכך מצאו רצפים שהשתנו בקצב מהיר במהלך האבולוציה.

ראלף הייגוד (Haygood), אוליבייה פדריגו (Fédrigo) ועמיתיהם מאוניברסיטת דיוּק מצאו 575 גנים אנושיים שרצפי ה-DNA המבקרים אותם עברו אבולוציה מהירה. ואמנם, אחוז גבוה מהם הם גנים הקשורים לפעילות מוחית ולהתפתחות המוח, וכן גנים החשובים לעיכול ולחילוף חומרים. בין הגנים הקשורים למוח היו גנים הפעילים בהעברת מסרים בין תאי העצב, גן האחראי על הכוונתם של תאי עצב ביצירת קשרים ביניהם, וגנים רבים נוספים. בקבוצת הגנים ה"תזונתיים", מצאו החוקרים כ-100 גנים הקשורים למטבוליזם של פחמימות. האבולוציה המהירה של הבקרה על גנים אלו אפשרה, ככל הנראה, את המעבר מדיאטה מבוססת-הפירות בדומה לזו של השימפנזים כיום לתפריט עתיר הפחמימות המורכבות של בני-האדם. על פי הייגוד ייתכן שתפריט חדש זה הוא שסיפק לבני-האדם המוקדמים את האנרגיה שאִפשרה, בעקיפין, את הגידול בנפח המוח.

גנים מסוימים מעניינים במיוחד משום שמוטציות בהם ידועות כגורמות למחלות – למשל, במחקר נמצאו שני גנים הקשורים למחלת אלצהיימר. השוני בבקרה על גנים אלו יוכל אולי להסביר מדוע בני-אדם רגישים יותר משימפנזים לתסמינים שונים של מחלה זו.

מעניין לציין שגם בשימפנזים נצפו שינויים אבולוציוניים מהירים בבקרה של גנים מקבוצות אלו, אך לא באותם גנים שבהם חלו השינויים בבני-אדם. נראה כי שני המינים פנו לדרכים נפרדות בכל הנוגע לקוגניציה ולתזונה, ועשו זאת בעזרת שינויים מהירים במועד ובמיקום ההתבטאות של גנים, יותר מאשר בעזרת שינויים בגנים עצמם.

המאמר המקורי [PDF]:

Haygood, R., Fedrigo, O., Hanson, B., Yokoyama, K. D. & Wray G. A. Promoter regions of many neural- and nutrition-related genes have experienced positive selection during human evolution. Nat. Genet. 39, 1140-1144 (2007). doi: 10.1038/ng2104

הכתבה המקורית התפרסמה במגזין גליליאו גיליון 110, אוקטובר 2007