מחיקה לצורך יצירה

הבסיס לכמה מהתכונות שעושות אותנו למה שהיננו עשוי להיות לא יצירה של גנים חדשים, אלא דווקא מחיקה של חלק מהמידע הגנטי

יונת אשחר ונעם לויתן | גליליאו

מה עושה את בני האדם למה שהם? ברור שאנו שונים מבחינות רבות מבעלי חיים אחרים: לא רק בהתנהגותנו – שפתנו והתרבות שלנו – אלא גם באנטומיה, במוחנו הגדול, בעורנו נטול השיער ועוד ועוד. עם זאת, מבנה הגוף הבסיסי שלנו, מארבע הגפיים ועד ללבלב, נושא עדויות רבות למוצאנו. עובדה זאת מתבטאת גם ב-DNA. אנו חולקים עם בעלי חיים רבים – בעיקר עם יונקים, ויותר מכולם עם שימפנזים – חלק גדול מהמידע הגנטי שלנו. אך החלקים המעניינים הם כמובן אלו המיוחדים לנו: הם אלו שאחראים לתכונות ההופכות אותנו לבני אדם.

במאמר שפורסם ב-Nature, קורי מקלין (McLean), פיליפ רנו (Reno) ואלכס פולן (Pollen) מאוניברסיטת סטנפורד שבארצות-הברית ועמיתיהם בחנו אותם מקומות שבהם הגנום שלנו שונה מזה של בעלי חיים אחרים, אך הם לא התמקדו במידע גנטי שנוסף, אלא דווקא בזה שחסר אצלנו וקיים אצל קרובינו. כדי לעשות זאת, הם בדקו אילו רצפי DNA נמצאים אצל השימפנזים וגם אצל יונקים אחרים, ונעלמו רק אצלנו. הם זיהו 583 רצפים כאלו, המהווים ביחד רק כ-0.14 אחוז מהגנום של השימפנזה. מעניין לציין ש-88% מהרצפים האלו חסרים גם בגנום של האדם הניאנדרתלי, שרוצף לאחרונה.

הגנום שלנו מכיל את ההוראות לבניית כל החלבונים בגופנו. הוראות אלו נקראות גנים – הגן לאינסולין, למשל, מכיל את ההוראות הדרושות לבניית החלבון פרו-אינסולין. אך הגנים מהווים רק חלק קטן מאוד מה-DNA. החלק האחר, הנקרא "DNA לא מקוֹדֵד", מכיל רצפים שמבצעים בקרה על הגנים, ודואגים שהם ייצרו חלבונים מתאימים במקום הנכון – הלבלב צריך לייצר אינסולין, אך הזרת לא; ובזמן הנכון – במקרה של אינסולין מיד לאחר הארוחה. מלבדם, ישנם רצפים רבים (למעשה, רוב רובו של ה-DNA), שעדיין איננו יודעים איזה תפקיד יש להם, אם בכלל. מתוך 583 הרצפים החסרים רק אחד מהם נמצא בגן. מכיוון שרצף זה כבר נחקר בעבר התמקדו החוקרים בשני רצפים אחרים הנמצאים באזורי בקרה.

אחד הרצפים מסיר אזור בקרה של אחד הקולטנים להורמון טסטוסטרון. חלבון זה מאפשר לתאים במיקום מסוים להגיב לטסטוסטרון בדרך המיוחדת להם. החוקרים בדקו היכן נמצא החלבון הזה בעכברים, ובצורה עקיפה יותר גם בשימפנזים, ומצאו שהוא מיוצר בתאים המקיפים את שערות החישה בשפם, וככל הנראה הכרחי לגידולן.

בני האדם חסרים את אזור הבקרה הגורם לחלבון זה להיווצר באזור הפנים, ויכול להיות שעקב זאת אין לנו שערות חישה כמו למרבית היונקים (כולל עכברים ושימפנזים). מקום נוסף שבו נמצא החלבון הוא באיבר הזכרות, באזור שבו – בעכברים, בשימפנזים ובעוד בעלי חיים רבים – נוצרים זיפים קשיחים ורגישים. גם כאן בני האדם חסרים את הפריט האנטומי שהחלבון הזה שותף ליצירתו. חסרון הזיפים גורם לאיבר הזכרות להיות רגיש פחות, ועשוי להאריך את משך יחסי המין (ואמנם, אצל בני האדם יחסי המין אורכים זמן רב הרבה יותר מאשר אצל השימפנזים, אך פחות מאשר האורנגאוטנים, שהם בעלי זיפים). החוקרים מציעים כי שינוי אנטומי זה, לצד שינויים רבים נוספים (גודל איברי המין, צורת השדיים ועוד) עשויים להיות התאמה לאורח חיים מונוגמי. עם זאת, יש לציין שהנקודה הזו במחקר זכתה לביקורת, בין השאר משום שהזיפים הנמצאים אצל השימפנזים הם קטנים ועדינים מאוד, וקשה להאמין שהיעלמותם המוחלטת אצלנו מהווה שינוי גדול מספיק בשביל להסביר את המעבר מפוליגמיות (אצל השימפנזים) למונוגמיה.

הרצף החסר השני שהחוקרים התמקדו בו קשור לשינוי האנטומי שנראה בעינינו בדרך כלל כחשוב ביותר – גודל המוח שלנו. הרצף נמצא ליד גן שזכה לשם הקליט growth arrest and DNA damage inducible, gamma, או בקיצור – GADD45G. הרצף, החסר כאמור בבני האדם, כולל קטע בקרה הגורם לחלבון להיווצר בתאים השוכנים באחורי המוח של העובר, היוצרים תאי מוח חדשים במהלך ההתפתחות העוברית. החלבון מעכב היווצרות תאים חדשים, וכך מגביל את נפח המוח הסופי. העובדה שהחלבון לא נמצא באזור הזה אצל בני-האדם, עשויה להיות הבסיס לגודל יוצא הדופן של מוחנו, וכך גם לאינטליגנציה שלנו.

כמובן, אלו הם רק שניים מהרצפים הרבים השונים בינינו ובין בעלי החיים האחרים, ורק כמה מהתכונות הייחודיות לנו. מכל מקום מקליין, רנו, פולן ועמיתיהם פתחו את הדרך להראות אלו צעדים באבולוציה שלנו נעשו לא על ידי הוספת מידע – אלא דווקא על ידי מחיקתו.

המאמר המקורי:

McLean, C.Y., Reno, P.L., Pollen, A.A. et al. Human-specific loss of regulatory DNA and the evolution of human-specific traits. Nature 471, 216-219 (2011). doi: 10.1038/nature09774

הכתבה המקורית מופיעה במגזין גליליאו גיליון 154, יוני 2011