הושלם מיפוי הגנום האנושי, בני האדם זהים ב99.9 אחוזים מהגנים שלהם.

מדענים פירסמו היום ניתוח מפורט ראשון של הגנום האנושי

הושלם פענוח הגנום: בני אדם זהים ב-%99.9 מהחומר הגנטי

כל ההוראות הדרושות ליצירת בן אדם רשומות על גבי מספר מצומצם להפליא של גנים – רק פי שניים מהמספר הדרוש ליצירת תולעת או זבוב. כך עולה מהניתוח המפורט הראשון של הגנום האנושי המלא, שפורסם אתמול ב”וואשינגטון פוסט”. עוד עולה מהפרסום כי מקורם של מאות מהגנים האלה בחיידקים שחדרו לגופם של בני אדם קדמונים לפני מיליוני שנים, והותירו בחומר הגנטי האנושי את שרידי הדנ”א שלהם.

ואולם הממצא המרשים ביותר, לדברי החוקרים, הוא כמה מעט מהגנום האנושי – המורכב מ-23 זוגות כרומוזומים שמכילים את תוכנית האב לחיי האדם – מוקדש באופן ישיר ליצירת בני אדם, ומה רבה הפעילות הביולוגית האחרת, שאינה קשורה לתפקוד אנושי, שמתרחשת באזורים שונים של הגנום.

לפי הממצאים, ההוראות הגנטיות לייצור אדם מצויות בפחות משלושה סנטימטרים מסליל הדנ”א – מולקולת התורשה העשויה בצורת סליל כפול – שאורכו שני מטרים. סליל זה דחוס כמעט בכל תא בגוף. יתר הגנום מלא בישויות משונות דמויות-חיים, שפלשו והתנחלו בתוך הגנום, ובהם פיסות מיקרוסקופיות של דנ”א זר, שניזונות, כמו טפילים, מהדנ”א האנושי, ופיסות קטנות עוד יותר שניזונות מהטפילים האלה.

אף שהחוקרים ידעו שיצורים כאלה קיימים בגנום האנושי, רק עתה הצליחו להבין עד כמה הם נפוצים, כיצד הם מפוזרים בין הגנים, וכיצד התפתחו הקהילות המורכבות האלה במשך מיליוני שנים בתוך תאי בני האדם. מהממצאים החדשים עולה כי הגנום האנושי הוא הרבה יותר מרצף סימנים ביולוגיים שרשומים על גבי סליל מפותל של דנ”א. זוהי סביבה אקולוגית תוססת ודינמית – עולם ומלואו של יצורים זערוריים.

היום צפויים מדענים לתאר את תוצאות המחקר העדכניות במסיבת עיתונאים שתיערך בוואשינגטון, ותועבר באמצעות האינטרנט לרחבי העולם.

החוקרים, שסיננו את החומר הגנטי באמצעות מנועי חיפוש ממוחשבים, גילו יותר מ-40 גנים שגורמים למחלות, שלא היו ידועים עד כה. גנים אלה גורמים לסוגים שונים של אפילפסיה, חירשות, עיוורון צבעים וניוון שרירים. מאות גנים אחרים צפויים להתגלות בשנים הקרובות, וגילוים יאיץ את פיתוחן של תרופות חדשות ובדיקות אבחון.

אזורים אחרים של הגנום הם למעשה “שממות” גנטיות, שבהן העין אינה נתקלת ולו בגן אחד הקשור לתפקוד אנושי. עם זאת, מתקיימים שם חיים. בדומה לגנים, גם היצורים החיים במרחבים אלה של הגנום האנושי מורכבים מדנ”א. אך אין בהם מסרים מקודדים לייצור חומר כלשהו שמועיל לגוף האדם.

רוב הישויות האלה מסוגלות לשרוד ולהשתכפל בתוך הגנום האנושי, אך הן תלויות כל כך בגנום, שאין הן יכולות לעוזבו. ישויות אחרות הן למעשה שרידים של גנים שהותירו מאחוריהם וירוסים פרה-היסטוריים. שרידים אלה עברו בתורשה מדור אנושי לזה שבא אחריו, תוך שהם הולכים ומתנוונים.

כעת מתארכים הגנטיקאים ומנתחים את השרידים הגנטיים, שחלקם קיימים בחומר הגנטי האנושי והקדם-אנושי זה יותר מ-500 מיליון שנה. באמצעות מחקרים אלה לומדים הגנטיקאים כיצד הובילו חידושים גנטיים במהלך האבולוציה לפריצות הדרך, שאיפשרו לבעלי חוליות מוקדמים להתפתח לבני אדם.

בפרויקט הגנום הבינלאומי מעורבים אלפי חוקרים. בארה”ב עמדו בראשו מכוני הבריאות הלאומיים ומשרד האנרגיה, יחד עם החברה הפרטית סלרה ג''נומיקס. באירוע חגיגי בבית הלבן ביוני 2000 הודיעו ראשי שני הצוותים – הציבורי והפרטי – כי כל אחד מהם גילה, בנפרד, את הסדר של כמעט כל שלושה מיליארד ה”אותיות” של הצופן הביוכימי שמרכיב את הגנום.

המחקר עונה על שאלות עתיקות יומין, ובהן מדוע חוש הריח האנושי גס כל כך בהשוואה ליונקים אחרים. ב-10 מיליון השנים האחרונות, מתברר, איבדו היצורים שקדמו לאדם יותר ממחצית מאלף הגנים הקשורים להרחה שהיו לאבותיהם, כנראה כדי להתרכז בראייה ובחושים אחרים.

המחקר מעלה גם שאלות חדשות וקשות: למשל כיצד ייתכן שבני האדם – על כל תשוקותיהם, פחדיהם, יכולותיהם ליצור אומנות, מוסיקה, תרבות ומלחמה – הינם כפי שהם בזכות 30 אלף גנים בלבד, רק פי חמישה ממספר הגנים שיש בשמרים לאפייה.

למרות שהדבר נשמע פרדוקסלי, מורכבותו של הגנום קשורה דווקא לעובדה שלבני אדם יש גנים מעטים. האומדן של 30 אלף, שבו נקבו שני הצוותים, הוא הערכה גסה. קשה לזהות גנים של ממש בחומר שמרכיב את הגנום, ומספרם עשוי לעלות בכמה אלפים ככל שיימשכו החיפושים. אבל המניין הסופי יהיה קטן בהרבה מהערכות קודמות, שרק לפני שנה היו כ-80 אלף גנים.

הערכה זו מעלה את השאלה כיצד יכולים 30 אלף “משפטים” של הוראות מקודדות להורות על ייצורם של מאות אלפי מרכיבים, שיחד מתחברים לכדי גוף אנושי. התשובה העיקרית, לדברי מדענים, היא שכ-30 אלף החומרים (בעיקר חלבונים), שאותם מייצרים 30 אלף הגנים האנושיים, נחתכים לפיסות קטנות יותר לאחר היווצרותם, ולאחר מכן הפיסות האלה משנות מקום ומודבקות יחד בחיבורים חדשים.

כשם שניתן להרכיב הרבה משפטים שונים ממספר מוגבל של מלים, כך ניתן לייצר עשרה חלבונים שונים או יותר מההוראות שבתוך גן נתון אחד. לעומת זאת, גנים יחידים ביצורים פשוטים, דוגמת זבובים ותולעים, מייצרים בדרך כלל חלבון אחד.

ההשוואה בין הגנום האנושי לגנומים של יצורים פשוטים יותר הבהירה לחוקרים בפירוט חסר תקדים כיצד סייעו כמה חידושים גנטיים לבעלי חוליות קדומים להתפתח אבולוציונית. באחד המקרים כמה גנים, שנראה כי סייעו לזבובים ותולעים להיאבק נגד חיידקים פולשים, שיכפלו עצמם והסתדרו מחדש בתוך החומר הגנטי של בעלי חוליות – שהיו בעיצומו של תהליך אבולוציוני, שהוביל בסופו של דבר ליצירת המין האנושי – עד שהפכו למקבץ הגנים שמקודדים את המערכת החיסונית האנושית.

אך למרות היצירתיות האבולוציונית שהולידה את המין האנושי, הגיוון בין אדם לאדם מצומצם להדהים. בני אדם זהים זה לזה בכ-%99.9 מהחומר הגנטי שלהם. הדבר מעיד על הזמן הקצר שעבר מאז נוצר המין האנושי, והזמן המועט שעמד לרשותו כדי להתגוון.

שאלות רבות נותרו לא פתורות. אחת מהן היא מדוע טפילים גנטיים מסוימים נכחדים, ואילו אחרים משגשגים. נראה כי תרבויות שלמות עלו ונפלו בתוך הגנום האנושי, וממשיכות לעשות זאת. “זוהי נקודת מבט שמשרה תחושת ענווה”, אמר רוברט ווטרסטון, מנהל מרכז הגנום באוניברסיטת וואשינגטון. לדבריו, אדם שחוקר את הגנום האנושי מרגיש שהוא כבר לא במוקד תשומת הלב; האדם כבר אינו הסיבה ותכלית הכל.

מקורן של המוטציות – בגברים

אחת התוצאות של מחקר הגנום עשויה ללבות את מלחמות המגדר: הממצא שלפיו תאי זרע הם המקור הראשי למוטציות גנטיות בבני אדם. מכאן, שגברים הם המקור העיקרי לטעויות גנטיות בצאצאים, אך גם מקור עיקרי לחדשנות אבולוציונית.

החוקרים אינם בטוחים מדוע תאי הזרע עמוסים כל כך בטעויות גנטיות. ייתכן שתהליך יצירת תאי הזרע כרוך בחלוקות תאים רבות, בעוד שתאי ביצית נוצרים כתוצאה מחלוקה אחת בלבד. בכל חלוקת תא ניתנת לכרומוזומים הזדמנות חדשה להישבר או לעבור מוטציות.

החוקרים התקשו לקבוע אם יש להטיל אשמה או להרעיף שבחים על הגברים בשל תאי הזרע רבי-המוטציות שלהם. המוטציות בדרך כלל גורמות נזק, ובמקרה הטוב אין להן כל השפעה. בכל מקרה, הזכרים הם שגורמים למהומות מולקולריות נרחבות. מנגד, מינים שונים תלויים במוטציות כדי להתפתח ולהתחדש מבחינה אבולוציונית, כך שאפשר לראות בזכרים את החדשנים הגדולים של המין האנושי.

עיקרי המחקר

* כל ההוראות הדרושות ליצירת בן אדם רשומות על מספר גנים מצומצם

* מקור מאות מהגנים בחיידקים שחדרו לגופם של בני אדם קדמונים

* ההוראות לייצור אדם מצויות בפחות משלושה סנטימטרים מסליל הדנ”א

* הגנום מלא בישויות שחדרו לתוכו, ובהן פיסות של דנ”א זר

* התגלו יותר מ-40 גנים, שגורמים למחלות כאפילפסיה וחירשות'
{הופיע בעיתון הארץ, 12/2/2001}

פיתוח תרופות גנטיות

עם חשיפת שתי הורסיות של “התכניות הארכיטקטוניות” של הרצף הגנטי של האדם, ניתן היום האות לתחילת המרוץ של חוקרים, ביוכימאים ואנשי פרמבצטיקה לפיתוח תרופות המבוססות עליהן. המדובר במפה אחת שלמה של הגנום האנושי העולמי, שפורסמה על ידי שני הגופים שמיפו את מסד הנתונים, המוגדר כ”סט ההוראות ליצירת אדם שלם”. זהו כמובן הפרוייקט העולמי למיפוי הגנום האנושי (HGP), שפעל תחת מכון הבריאות הלאומי האמריקאי (NIH), ובחברה המסחרית Celera Genomics האמריקאית (CRA).
שני הגופים הכריזו על המפה השלמה (לכל חברה ורסיה שלה) במסיבת עיתונאים שהתקיימה בוושינגטון. ממצאי הפרוייקט העולמי יפורסמו במגזין הבריטי “Nature”, ואילו ממצאיה של סלרה יפורסמו במגזין המתחרה האמריקאי, “Science”.

פרסום מפת הגנום השלמה הוא צעד משלים להכרזה של חודש יוני 2000, אז הציגו שני הגופים את ה”טיוטה” של מפת גנום האדם. כעת נשלמה מלאכת איסוף הנתונים של הקוד הגנטי האנושי – 3 מיליארד “אותיות”, המייצגות רצפים של בסיסים כימיים, ומקודדות את המידע הבסיסי של בניית הגוף האנושי ופעילותו. מספר הגנים השלם שמיפה כל גוף לא נמסר במדויק, אך ידוע כי הגנום האנושי מכיל כ-40-30 אלף גנים בלבד (בניגוד להערכות קודמות שדיברו על 100-60 אלף גנים).

פרסום הנתונים אמור להוות בסיס למחקר מחלות ולפיתוח תרופות חדשות על בסיס גנטי. לאחר פרסום מפת הגנום האנושי השלמה נכונים עדיין שלבי מחקר נוספים: קביעת תפקידו של כל גן וההשפעות שיש למוטציות בו, איתור וריאציות זעירות בו (SNP s) וכן קביעת התהליכים החלבוניים.

המידע שנאסף במסגרת הפרוייקט העולמי נגיש לציבור בחינם, ומוזרם כל 24 שעות דרך GenBank, מאגר מידע אינטרנטי של הפרוייקט. סלרה, המתכננת להפיק רווח מן הממצאים, משווקת נתונים מעובדים יותר, שלטענתה שימושיים יותר.

מדענים הציגו היום (שני 12/02/2001 ) ציון דרך היסטורי במסיבת עיתונאים בוואשינגטון, שבה פירסמו את תוצאות הניתוח המפורט הראשון שבוצע על הגנום האנושי המלא, שמיפויו הושלם בשנה שעברה. הממצאים אמורים להיות מהפיכה בהבנת מקור המחלות ובטיפול בהן.

ד”ר פרנסיס קולינס ממכון הלאומי לחקר הגנום האנושי בוואשינגטון אמר כי המחקר יוצא דופן בגילויים שבו ובמהירות שבה חשפו המדענים לפחות חלק מסוד הגנטיקה. “התגליות האלה קודמות את זמנן כחמש שנים מוקדם מהמצופה, והנה אנחנו כאן”, אמר.

מהממצאים החדשים עולה כי למרות היצירתיות האבולוציונית שהולידה את המין האנושי, הגיוון בין אדם לאדם מצומצם ביותר. בני אדם מכל רחבי העולם זהים זה לזה בכ-%99.9 מהחומר הגנטי שלהם. הדבר מעיד על הזמן הקצר שעבר מאז נוצר המין האנושי, והזמן המועט שעמד לרשותו כדי להתגוון.

יתר על כן, כל ההוראות הדרושות ליצירת בן אדם רשומות על גבי מספר קטן להפליא של גנים – רק פי שניים ממספר הגנים הדרוש ליצירת תולעת או זבוב.

עוד נמצא כי מקורם של מאות מהגנים האלו הוא בחיידקים שחדרו לגופם של בני אדם קדמונים לפני מיליוני שנים, והותירו בחומר הגנטי האנושי את שרידי הדנ”א שלהם.
“קראנו לגנום האנושי 'ספר החיים', אבל אך למעשה מדובר בשלושה ספרים”, אמר קולינס, מנהל מכון המחקר הלאומי של הגנום האנושי, בבתסדה, ואחד מבכירי המדענים בפרויקט הגנום האנושי הבינלאומי. “זהו ספר היסטוריה, אך גם רשימת חלקים עם הוראות תפעול וגם המדריך הרפואי המפורט ביותר שנכתב אי פעם”.

על פי הממצאים החדשים, ההוראות הגנטיות לייצור אדם מצויות בפחות משלושה סנטימטרים מסליל הדנ”א – מולקולת התורשה העשויה בצורת סליל כפול – שאורכו שני מטרים. סליל זה דחוס כמעט בכל תא בגוף. יתר הגנום האנושי מלא בישויות משונות דמויות-חיים, שפלשו והתנחלו בתוך הגנום, ובהם פיסות מיקרוסקופיות של דנ”א זר, שניזונות, כמו טפילים, מהדנ”א האנושי, ופיסות קטנות עוד יותר שניזונות מהטפילים האלה.

חוקרי הגנום, שסיננו את החומר הגנטי האנושי באמצעות מנועי חיפוש ממוחשבים, גילו יותר מ-40 גנים שגורמים למחלות, שלא היו ידועים עד כה. גנים אלה גורמים לסוגים שונים של אפילפסיה, חירשות, עיוורון צבעים וניוון שרירים. מאות גנים אחרים צפויים להתגלות בשנים הקרובות, וגילוים יאיץ את פיתוחן של תרופות חדשות ובדיקות אבחון.

המחקר עונה על כמה שאלות עתיקות יומין, ובהן מדוע חוש הריח האנושי גס כל כך בהשוואה ליונקים אחרים. ב-10 מיליון השנים האחרונות, מסתבר, איבדו היצורים שקדמו לאדם יותר ממחצית מאלף הגנים הקשורים להרחה שהיו לאבותיהם, כנראה כדי להתרכז בראייה ובחושים אחרים.