שמואל מודאג מעתידנו, הגברים “שמעתי שכרומוזום ה- Y הזכרי מתדלדל עם הזמן, האם יתכן שבכול דור ודור יונקים ממין זכר מאבדים עוד ועוד מתכונותיהם? האם יתכן שיעלמו?”
אכן, יש מי שמעריך שימיו של הגבר מתקרבים לקיצם. בשנת 2002 קצב מאמר בכתב העת היוקרתי “נייצ’ר” את תוחלת החיים שלנו ב- 10 מיליוני שנים . מפחיד לחשוב שנשארו לנו עוד 9,999,981 שנים בלבד לפני שנכחד (ומדכאת המחשבה שאולי לא נחסר כל כך). כדי להבין מדוע כמה ביולוגים מספידים את הזכרים צריך להזכיר כמה עובדות הנוגעות לגנטיקה של המין המיותר.
בעוד כל יתר הכרומוזומים מופיעים בזוגות, אחד מוצאו בביצית של אמא והשני מהזרעון של אבא, הרי שזוג אחד של כרומוזומים יוצא דופן: לגברים יש כרומוזום X מאמא וכרומוזום מוזר, קטן וכמעט ריק מגנים, הנקרא Y . כאשר נוצרים תאי מין בשחלות או באשכים מתרחש תהליך חשוב העומד בבסיסה של הרבייה המינית: שחלוף (רקומבינציה). כל זוג כרומוזומים (ויש 22 כאלו בנוסף לכרומוזומי המין) נצמד זה לזה והכרומוזומים שמקורם האחד באב והשני מהאם מחליפים בניהם קטעי DNA . כך מקבל הצאצא כרומוזומים מעורבים: כל אחד מקורו בצירוף קטעים מסבא וסבתא. התהליך הזה מאפשר את פעולתה של הברירה הטבעית. בזכות השחלוף כל מוטציה נבחנת במבחן האכזרי של מלחמת הקיום בתוך צירופים חדשים של גנים ולאו דווקא זה של הכרומוזום המקורי בו התרחשה. כך יכול גן פגום להיפרד מסביבה תקינה, ומוטציה חיובית יכולה להתפשט גם אם בכרומוזום המקורי יש גנים פחות מוצלחים. כרומוזום ה- Y הוא היחיד שעובר מאב לבן בלי לעבור שחלוף, כלומר כבלוק אחד של מידע תורשתי בלי דרך למוטציה להתבטא בנפרד מהגנים המקיפים אותה. למעשה כרומוזום ה- Y הוא מעין יחידת תורשה אל-מינית בתוך יצור מיני. ה- Y יוצא דופן גם במובנים אחרים: הוא הקטן שבכרומוזומים – פחות מ- 50 גנים פעילים לעומת כ- 1,000 בכרומוזום ה- X. בעוד כל כרומוזום מכיל מגוון גנים אקראי, חלקם פעילים בתחזוקה השוטפת של כל תא וחלקם ייחודיים לרקמות מסוימות, הרי שכרומוזום ה- Y הוא הבררן היחיד וכמעט כל הגנים שלו פועלים ברקמה אחת: האשכים.
XY מנגנון נפוץ אך לא היחיד
מנגנון XY בו לנקבה שני כרומוזומי X ולזכר XY קיים אצל יונקים, זבובים, כמה מיני צבים ולטאות ואפילו בצמחים. במגוון אחר של יצורים: עופות, דו-חיים, פרפרים ונחשים, דווקא הנקבה מחזיקה כרומוזום ייחודי קטן ומנוון ואילו הזכר מקבל שני כרומוזומי מין זהים. בסדרת הדבוראים (Hymenoptera ) לזכרים סט אחד של כרומוזומים (האפלואידים) ולנקבות שניים. יש גם יצורים בהם כרומוזום המין מופיע ללא בן זוג כלומר לזכר או לנקבה יש מספר אי זוגי של כרומוזומים. אין שום “עץ” אבולוציוני שמחלק כך את עולם החי וזוהי תוצאתה של אבולוציה מתכנסת בה יצורים הבוחרים להתחלק לשני מינים מובחנים, זכר ונקבה, יוצרים כרומוזום ייחודי לאחד המינים ואז מנוונים אותו עד להיעלמות או קרוב לכך. אצל היצורים ההרמאפרודיטים – קבוצה הכוללת למשל את הרכיכות, תולעים ואת הצמחים החד ביתיים כל פרט נושא אברי רבייה זכריים ונקביים גם יחד ומפעיל את כל הגנים הנחוצים לשם כך ובהתאם אין כרומוזומים ייעודיים למין.
אצל יצורים רבים המין אינו גזרה גנטית אלא נקבע מתנאי הסביבה. תנינים ומיני דגים שונים נותנים לטמפרטורת הסביבה לקבוע את המין של העובר וכמה דגים (המפורסם בהם דג הליצן מ”מחפשים את נמו”) מחליפים את מינם בהתאם להימצאות זכרים ונקבות אחרים בסביבה. מוצא היונקים הוא ככל הנראה מזוחלים שהטמפרטורה קבעה את המין שלהם, אלא שמנגנון כזה לא עובד אצל בעלי דם חם כלומר סביבה פנימית בה כל עובר יחווה אותו חום.
מנגנון דומיננטי ביונקים
כאשר הופיעו מיני היונקים הראשונים לפני כ- 300 מיליון שנים נוצר גם המנגנון בו גן אחד, דומיננטי, מפעיל את המתג וגורם לבלוטה בעלת פוטנציאל כפול להפוך לאשך ולא לשחלה. המין הוא תכונה מורכבת וההבדל בין זכרים לנקבות מתבטא במספר גנים. גן שיועיל לנקבה יהיה מזיק לזכר ולהיפך ומשום כך נוצר לחץ של הברירה הטבעית לרכז כמה גנים זכריים קרוב זה לזה על אותו כרומוזום הנושא את גן הזכריות וגנים נקביים על הכרומוזום האחר ומה שחשוב מאוד להמשך: למנוע חילוף גנים בין הכרומוזומים הללו כך שהצאצאים יהיו זכרים או נקבות אבל לא צורות ביניים. דרך לדכא שחלוף הוא היפוך (Inversion) של מקטע בכרומוזום כך שבאותו קטע לא ייצמדו הכרומוזומים זה לזה ןלא יתבצע שחלוף. ואכן כרומוזום Y עשיר במקטעים שעברו היפוך כזה במהלך האבולוציה. השלב הראשון בו נוצר קטע חסין משחלוף על אביו הקדמון של כרומוזום הY אירע לפני כ240 מיליון שנה וכלל את האזור בו נמצא הגן קובע המין SRY והאחרון בו הפך הY ליחידה נפרדת לחלוטין לפני 30 מיליון שנים. מנגנון אבולוציוני זה של היפרדות הדרגתית של כרומוזומי המין התרחש שוב ושוב באבולוציה של מיני בעלי חיים וצמחים שאינם הרמאפרודיטים כלומר כאלו בהם יש שוני גנטי בין זכרים לנקבות. אבל עולם החי מגוון ולאבולוציה דרכים שונות להגיע לאותה מטרה: הכרומוזום המקביל לY “שלנו” אצל פרפרים (שם הוא קובע דווקא נקביות) נוצר ככל הנראה בדרך אחרת – בהתפצלות של הגן קובע המין מכרומוזום רגיל.
הכרומוזום השני המופיע בשני עותקים אצל נקבות היונקים (או הזכרים בציפורים) עובר גם הוא אבולוציה ייחודית: כיוון שלנקבות היונקים מספר כפול של עותקים מהגנים של כרומוזום X הרי שבכל תא מושתק אחד הכרומוזומים הללו. כלומר, הנקבה היא “יצור כלאיים” (כימרה) בה מחצית התאים מבטאים את ה- X מהאם ומחציתם מהאב. אצל הזכר מתבטא כרומוזום X מהאם ללא איזון מכרומוזום שמקורו באב. בעוד שמוטציה בכל כרומוזום אחר תהיה בדרך כלל נסתרת בצילו של הכרומוזום השכן, הרי שכל שינוי בכרומוזום X יתבטא במחצית תאי הבנות ובכל הבנים. כרומוזום ה- X הוא המקום ש”כדאי” למוטציה חיובית, כזו המשפרת את כשירותו של הפרט, להתרחש בו. כאמור,
באדם, ה- X הוא הסקסי והאינטיליגנטי שבכרומוזומים. יש בו ריכוז גבוה יחסית של גנים הפועלים על מערכת המין ועל המוח וההתפתחות המהירה של האינטיליגנציה האנושית במרוצת מיליוני השנים האחרונות מוסברת לא מעט במוטציות על כרומוזום ה- X. בהתאם, מחלות תורשתיות הנובעות מפגיעה ב- X מתבטאות לעיתים קרובות בו זמנית בפיגור שכלי ובהתפתחות מינית פגועה. כרומוזום ה- Y לעומת זאת סובל מכל הפגעים הפוקדים את מי שאינו יכול להתרענן ולהחליף אינפורמציה עם חברים – קשה מאוד לאבולוציה לתקן פגמים בכרומוזום העובר כיחידה אחת בלי לבודד אף פעם גנים טובים לחוד ופגומים לחוד. מוטציות שליליות תופסות טרמפ על ה- Y באופן מהיר יותר ומוטציות חיוביות יכולות להיעלם אם יתרחשו על “אבו אל בנאת” שאין לו צאצאים זכרים. בנוסף, כרומוזום Y עובר הרבה יותר מוטציות מכל כרומוזום אחר – פי 5 יותר מוטציות מכל חלק אחר בגנום. הסיבה לכך היא שכרומוזום ה- Y עובר את כל מחזורי חלוקת התא שלו בסביבה העויינת של האשך: מוטציות מתרחשות בעת חלוקה ותא זרע עובר הרבה יותר חלוקות מביצית. הזרע חשוף יותר לנזקי חימצון וחסר אנזימים מתקני DNA הפועלים בביצית וכזכור ל- Y אין שותף שמוצאו במקלט המוגן של השחלה. ככל שייצור הזרע אינטנסיבי יותר גובר הסיכוי למוטציות בכרומוזום Y.
מאז נפרדנו מאבותיהם הקדומים של השימפנזה חלפו כ- 5 מיליוני שנים, מכל בחינה אנטומית והתנהגותית השתנינו יותר ואילו השימפנזה נשארה דומה לאותו אב קדמון. כרומוזום ה- Y יוצא דופן: דווקא אצל השימפנזים בהם התחרות בין הזכרים על ההפריה מכוונת לפעילות נמרצת יותר של האשכים, כרומוזום ה- Y עבר שינויים דרמטים יותר ובאותה פינה קטנטנה של הגנום דווקא אנחנו נשארנו דומים יחסית לאב הקדמון.
דרכה של האבולוציה להתמודד עם כרומוזום סורר היא להשתיק אותו. אם קצב השחיקה בכרומוזום ה- Y קבוע הרי שהמתמטיקה פשוטה: ב- 300 מיליון שנים מראשוני היונקים הידלדל כרומוזום ה- Y ב- 95% ולכן ידרשו כ- 15 מיליון שנים לרוקן אותו לחלוטין. היעלמות ה- Y תהיה סופו של המין הזכרי ולכן גם של ההומו-סאפיינס בכלל משום שיש גנים הפועלים רק כשמקורם בתא הזרע. אבל עולם החי מספק נחמה. כמה מכרסמים כבר השלימו את התהליך והזכר אצלם מסתפק בכרומוזוםX שאין לו בן זוג. במקרים כאלו עובר הגן קובע הזכריות לכרומוזום אחר כפי שהתרחש כבר אצל חיות הכיס ויש עדויות להיווצרות מחדש של כרומוזום מין צעיר סביב הגן הזה לאחר שקודמו אבד.
סופו של ה- Y יהיה אמנם סופו של המין האנושי משום שלא תתאפשר רביה בין בעלי מערכת XY לבין בעלי המוטציה שתסלק את אותו אבל הביולוגיה מראה שיצורים ממשיכים להתרבות גם כשגנים עוברים דירה. עוד נתון מרגיע הוא שהשחיקה אינה תהליך לינארי אלא דועך ויש מודלים המנבאים עצירה שלה כאשר כרומוזום הY מכיל מספר קטן אך יציב של גנים. חיזוק למודל זה מתקבל מהשוואה בין כרומוזומי מין של כמה מיני זבובי דורוזופילה שבהם נוצרו כרומוזומי מין בעבר הרחוק או הקרוב. לאדם ולקוף הרזוס: שני מינים שהתפצלו לפני כ30 מיליון שנה יש מערכת גנים דומה על כרומוזום Y מה שמחזק את הסברה שכרומוזום הY שלנו הגיע כבר לגודלו הסופי ולא צפויה לו התקצרות נוספת.
עלתה בדעתכם שאלה מעניינת, מסקרנת, מוזרה, הזויה או מצחיקה? שלחו ל : [email protected]
עוד בנושא באתר הידען:
תגובה אחת
יש לא מעט עדויות ש״הפריה עצמית״, כמו בסוגי חיות ספצפיות בזמני דוחק כמו לוויתנית בשבי, אפשרית גם בבני אדם, ואם אני לא טועה גם נערך ניסוי במהלכו עובר אדם מביצית רגילה וביצית שעברה התאמה גנטית שרד חמישה ימים לאחר הלידה. משמע, בואו לא נהיה בטוחים שבלי הגברברים שאנחנו לא יהיה יותר מין אנושי. אולי אנחנו לא חשובים כמו שאנחנו חושבים לעצמנו, ותפקידנו היה אולי רק שלב מעבר ככלי עזר שישמור פיזית ויפרה מינית נקבות עד שהאבולוציה תתן להן את היכולות האלו בעצמן