היהפוך סוס את עורו?

שינוי גנטי שמקורו בנגיף העניק לסוסים מסוימים, כגון סוסי אפלוסה, דוגמת פרווה מנוקדת

נעם לויתן ויונת אשחר | גליליאו

רפליקה של ציור ממערת פש-מרל. צילום: HTO.

על קירות מערת פש-מרל (Pech-Merle) בצרפת מצוירים סוסים בּרוּדים (בעלי כתמים מנוקדים). דגם הנקודות על פרוות הסוסים דומה להפליא לדגם של סוסים בני ימינו, אף שגיל הציורים הוא כ-25 אלף שנים. בגזעי סוסים בעלי דוגמת פרווה מנוקדת שכזו, כדוגמת הגזע הברוֹד המפורסם ביותר בן ימינו – האפלוסה (Appaloosa), מופיעים באזור העכוז כתמים לבנים סימטריים עם נקודות צבע. כמו כן, לעתים הצבע הלבן מכסה כמעט את כל גופו של הסוס, פרט לכמה נקודות בצבע חום או שחור. נוסף על כך, אפשר למצוא בקרב הגזעים הברודים סוסים שהכתמים הלבנים שעל גופם חסרי נקודות. סוסים חלקים אלה לוקים תמיד בעיוורון לילה מולד – הם רואים היטב ביום אך בקושי מסוגלים לראות בעוצמת אור נמוכה.

דוגמת הפרווה בסוסים מועברת בתורשה, ולגן הקובע אותה יש צורות שונות (אָלֶלים) המאופיינות בדומיננטיות חלקית. דהיינו, דגם הפרווה של סוס שקיבל מאמו ומאביו שתי צורות שונות של הגן, יהיה שונה מדגמי הפרווה של סוסים שקיבלו אללים זהים של הגן. האלל הקשור לדגם הנקודות מכונה LP (leopard spot) או "מנומר". סוס שיש לו שני עותקים זהים ולא "מנומרים" של הגן הוא בעל פרווה חלקה וללא כתמים לבנים. הפרווה של סוס שאחד האללים שלו "מנומר" והשני לא, היא ברודה ועם כתמים לבנים ולסוס ששני האללים שלו "מנומרים" יש פרווה בעלת כתמים לבנים חסרי נקודות וכן עיוורון לילה.

הקשר בין דוגמת הפרווה לבעיות ראייה בסוסים התגלה כבר בשנות ה-70 של המאה ה-20 והגן המעורב בכך, ש"מנומר" הוא אלל שלו, זוהה בשנת 2008. הגן קרוי TRPM1 (שמו המלא transient receptor potential cation channel subfamily M member 1) והוא מתבטא ברשתית ובעור ומקודד יצירת חלבון של תעלת יונים. מדובר במולקולת חלבון המתפקדת כשער ומאפשרת מַעבר של יונים מסוימים לתוך התא ומחוצה לו. עם גילוי הגן בסוסים התגלה כי מוטציות בו גורמות לעיוורון לילה מולד גם בבני אדם ואף קשורות למלנומה.

סוסי אפלוסה עם צורות שונות של הגן הקובע את דגם הפרווה. צילום מתוך: PLOS ONE. 8, e78280 (2013).

סוסים מוטנטיים

במחקר שפורסם במגזין המדעי PLOS ONE הצליחו רבקה בלונה (Bellone) מאוניברסיטת טמפה בארצות הברית, ועמיתיה מאוניברסיטאות באוסטרליה, באנגליה, בארצות-הברית, בגרמניה, בצרפת, בקנדה ובשוויץ, לגלות כיצד האלל "מנומר" נוצר בסוסים.

החוקרים ריצפו את ה-DNA של גזעי סוסים ברודים וכן של גזעים ללא מופע ברוד והשוו את הרצפים שהתקבלו מאללים שונים של TRPM1. תוצאות ההשוואה הצביעו על רצף DNA ארוך חוזר ונשנה, הקיים רק באלל ה"מנומר" של הגן. מניתוח הרצף התברר כי מדובר ב-LTR – רצף DNA הקיים ברֶטרו-וירוסים.

רטרו-וירוסים, כדוגמת HIV, הם נגיפים שהחומר התורשתי שלהם הוא RNA במקום ה-DNA שלנו, ושמחזור החיים שלהם כולל השתלבות כ-DNA בגנום התא המאכסן. ההשתלבות נעשית באמצעות אנזים שמזהה את רצף ה-LTR. עותק ה-DNA המשולב מכונה פְּרוֹ-וירוס (קדם-נגיף), ועל פיו נוצרים העתקים חדשים של הנגיף. הנגיפים החדשים יוצאים מהתא המאכסן תוך כדי גרימת נזק המוביל במוקדם או במאוחר למות התא, מדביקים תאים אחרים ולבסוף גורמים למותם. לעתים נדירות רטרו-וירוס מדביק ביצית או זרעון ומשתלב בגנום שלהם, כך שהצאצא שיתפתח מהם – בעקבות הפריה – יכיל את הפרו-וירוס בכל תאיו וכן יעביר אותו לדורות הבאים. במהלך הדורות מופיעות בפרו-וירוס מוטציות העשויות לפגוע ביכולתו לתפקד כנגיף וגורמות לרצף ה-DNA שלו להישאר "כלוא" בגנום. רצפים כאלו מכונים "רטרו-וירוסים אֶנדוֹגֶנים" והם מרכיבים, למשל, כשמונה אחוזים מהגנום האנושי וחלקם אפילו "גויסו" במהלך האבולוציה לתפקידים חדשים.

אם כך, מתברר כי הגורם האחראי למוטציה שיצרה את האלל ה"מנומר" הוא רטרו-וירוס אנדוגני – נגיף שחדר לתוך הגן TRPM1 וגרם לשינויים בחלבון שאת ייצורו הוא מקודד. אך מתי התרחשה החדירה?

בלונה ועמיתיה רצפו DNA קדום שהופק מדגימות, שהעתיקה בהם נלקחה מסוס שחי 15 אלף שנים לפני הספירה, ומצאו גם בו את רצף ה-DNA הנגיפי. מאחר שסוסים בויתו רק אלפי שנים לאחר מכן, בסביבות שנת 4,000 לפני הספירה, החוקרים הסיקו כי האלל ה"מנומר" הופיע כבר בסוסי בר, כמו הסוסים בציורי המערות בצרפת.

מוטציה שגורמת לתופעה שלילית – כמו עיוורון לילה – נעלמת על פי רוב או הופכת לנדירה בעקבות הברירה הטבעית, אך כאמור האלל ה"מנומר" קיים ונשמר בסוסים זמן רב מאוד. החוקרים סבורים כי אלל זה מקנה לסוסים הנושאים אותו יתרון כלשהו שמפצה על חסרונותיו. אותו גן עשוי לגרום לתופעות שונות, חלקן מזיקות וחלקן מועילות: בבני אדם, למשל, האלל שגורם לאנמיה חרמשית עלול לגרום למחלה קשה, אך גם מספק הגנה מפני מלריה. החוקרים אינם יודעים עדיין מה הוא אותו יתרון שנובע מהאלל ה"מנומר", אך לפחות עתה הם יודעים כיצד נוצרו הסוסים הברודים – בזכות נגיף.

לקריאה נוספת

המאמר המקורי:

Bellone, R. R. et al. Evidence for a retroviral insertion in TRPM1 as the cause of congenital stationary night blindness and leopard complex spotting in the horse. PLOS ONE 8, e78280 (2013). doi: 10.1371/journal.pone.0078280

דרור בר-ניר, "הגן המאובן", "גליליאו" 146.

הכתבה המקורית מופיעה במגזין גליליאו גיליון 185, פברואר 2014