הינך נמצא כאן

מוטציות מנוגה, מוטציות ממאדים

28.07.2014

אחד העקרונות של תורת האבולוציה קובע, שהברירה הטבעית "מנקה" בהדרגה מוטציות מזיקות, משום שהן מציבות את האורגניזם הנושא אותן בעמדת נחיתות ביחס לפרטים אחרים באוכלוסייה. ובכל זאת, כפי שאנו יודעים, מחלות גנטיות מסוימות שמקורן במוטציות מזיקות לא רק שלא נעלמו, אלא לעיתים הן נפוצות למדי. השאלה כיצד שורדות מוטציות מזיקות מקבלת משנה תוקף כאשר מדובר במוטציות אשר גורמות עקרוּת ובעיות פריון. מוטציות אלה פוגעות משמעותית ביכולת להעמיד צאצאים, ולכן אינן אמורות להתפשט באוכלוסייה. אולם באופן פרדוקסלי, בעיות פוריות על רקע גנטי נפוצות ביותר בקֶרֶב בני-אדם (כ-15% באוכלוסיה הבוגרת). מחקר של מדעני מכון ויצמן למדע, שהתפרסם באחרונה בכתב-העת Nature Communications, העלה הסבר לתעלומה. הממצאים עשויים להסביר את שכיחותן הגבוהה של בעיות פריון בקרב גברים, ופותחים כיווני מחשבה חדשים ביחס לגורמים למחלות גנטיות ולדרכי הטיפול בהן.
 
תיאוריות שונות ניסו למצוא הסבר להישרדותן של מוטציות מזיקות. אחת מהן, לדוגמה, גורסת כי מוטציות מזיקות אלה נושאות גם יתרון אבולוציוני, או נשאו יתרון כזה בעבר. מוטציות גנטיות הגורמות כיום להשמנה, על כל השלכותיה הבריאותיות השליליות, היקנו בעבר יתרון יחסי למי שנשא אותן. הסברים אחרים נשענים, בין היתר, על גורמים המגבירים את שכיחותן של מוטציות באוכלוסיות קטנות או מבודדות (לדוגמה, השכיחות הגבוהה של מוטציה הגורמת למחלת טאי זקס בקרב יהודים אשכנזים).
פרופ' שמואל פיטרוקובסקי וד"ר מורן גרשוני. א-סימטרי
 

ד"ר מורן גרשוני, חוקר בתר-דוקטוריאלי בקבוצתו של פרופ' שמואל פיטרוקובסקי, במחלקה לגנטיקה מולקולרית, ביקש לבחון גישה אחרת, המבוססת על כך ש"זכר ונקבה ברא אותם" – כלומר, על העובדה שבטבע קיימים שני מינים, זכרים ונקבות, השייכים

 לאותו מין ביולוגי, וחולקים מטען גנטי כמעט זהה. מרבית ההבדלים ביניהם – במראה, בתיפקוד ובפיסיולוגיה – נעוצים באופן שבו הם משתמשים בגנים שלהם ומפעילים אותם, ולכן הברירה הטבעית פועלת עליהם באופן שונה. לדוגמה, מוטציה הפוגעת בתיפקודו של גן לייצור חלב, שאינו פעיל בגברים, תוביל לסלקציה שלילית בקרב נשים בלבד. מצב הפוך צפוי להיווצר בעקבות מוטציה בגן לייצור זרע, שאינו פעיל בנשים. במצב הקיצוני ביותר, מוטציה כלשהי – המועילה לנקבות אך היא בגדר אסון לזכרים – תוכל להתפשט באוכלוסייה משום שהיא נבררת באופן חיובי בקרב מחצית מהאוכלוסייה. ההשערה היא, שכתוצאה ממצבים כאלה נוטות מוטציות מזיקות בגנים מסוימים להצטבר באוכלוסייה. מודל מתמטי שיצרו ד"ר גרשוני ופרופ' פיטרוקובסקי הראה, כי שכיחותן הצפויה של מוטציות כאלה גדולה פי שניים ממוטציות בגנים המופעלים בזכרים ובנקבות כאחד.

מסובך מאוד להוכיח השערה זו, בין היתר בגלל הקושי לאמוד את חשיבותו של גן מסוים לזכר לעומת נקבה, ובשל חסרונם של נתונים מלאים על ההבדלים בהפעלתם ובתיפקודם של גנים בשני המינים. כדי להתגבר על מכשולים אלה, חיפשו ד"ר גרשוני ופרופ' פיטרוקובסקי גנים המצויים הן בזכרים והן בנקבות, אבל מופעלים אך ורק ברקמות בלעדיות לאחד המינים: באשכים, בשחלות וברחם. בניתוח ממוחשב של נתוני פעילותם של כלל הגנים האנושיים המופיעים במאגרי מידע נמצאו 95 גנים כאלה, כולם פעילים באשכים בלבד. מרבית הגנים הללו חיוניים ליכולת רבייה מוצלחת של הגבר, ופגיעה בהם מובילה במקרים רבים לעקרוּת.
 
כדי לבדוק האם 95 גנים אלה אכן מכילים כמות גדולה יותר של מוטציות מזיקות, פנו המדענים ל"פרויקט 1,000 הגנומים", בו מופיעים גנומים מלאים של למעלה מ-1,000 בני אדם, שהם – פחות או יותר – מידגם מייצג של האוכלוסייה האנושית. בדיקת התדירות של מוטציות, תוך הבחנה בין מוטציות מזיקות למוטציות שאינן משפיעות על הנושא, הראתה – בהתאם לחיזוי של המודל התיאורטי – כי הגנים הפעילים באשכים בלבד מכילים כמות כפולה של מוטציות מזיקות, ובתדירות כפולה, בהשוואה לגנים הפעילים בשני המינים.
 
כביקורת, בדקו המדענים בין השאר את שכיחותן של מוטציות מזיקות בגנים המופעלים בעיקר באשכים, אולם גם – במידה קטנה – ברקמות אחרות, משותפות לגברים ולנשים. הממצאים חיזקו באופן משמעותי את ההשערה, כי העדר סלקציה בנשים הוא הגורם לשכיחותן של מוטציות מזיקות. התברר, כי די בפעילות הקטנה של הגנים בשני המינים כדי להפעיל לחץ סלקציה נורמלי, וכי תדירות המוטציות המזיקות במקרה זה זהה לתדירותן בגנים "רגילים", המופעלים בגברים ובנשים.
 
המדענים משערים, כי תופעה זו יכולה להסביר את שכיחותן הגבוהה של בעיות פריון בקרב גברים: מוטציות הפוגעות בפריון יכולות להצטבר באוכלוסייה לשכיחויות גבוהות יחסית, כיוון שהן עוברות בתורשה באין מפריע על-ידי נשים – שם לא מופעלת עליהן כל סלקציה. בניסויי-המשך הם בוחנים, האם המוטציות שגילו אכן ממלאות תפקיד בגברים שסובלים מבעיות פריון.
 
בהיבט רחב יותר, הגישה שמציעים החוקרים יכולה לסייע בחקר מחלות גנטיות נפוצות, ובפרט מחלות הפוגעות באופן "א-סימטרי" בנשים ובגברים (כמו סכיזופרניה ופרקינסון בגברים, ודיכאון ומחלות אוטואימוניות בנשים). הממצאים החדשים מראים, כי החשודים הפוטנציאליים בגרימת מחלות מסוג זה עשויים להיות גנים הפועלים באופן שונה בזכרים ובנקבות. בנוסף, בגלל פעילותם השונה של גנים בשני המינים, והשפעתן השונה של מוטציות עליהם, הממצאים מדגישים גם את הצורך במתן טיפול רפואי מותאם לאדם על-פי מינו.

לשיתוף:

 

 

 

 

אינסטגרם