הולך ופוחת ה-DNA

כבר 1.5 מיליארד שנה שולחת המיטוכונדריה – תחנת הכוח של התא – מקטעי DNA אל גרעין התא, והם מתמזגים עם ה-DNA שבגרעין. מחקר חדש מצא שבהדרגה פוחתת התרומה של המיטוכונדריה ל-DNA שבגרעין התא. התהליך הזה צפוי להפחית את שכיחותן של כמה מחלות תורשתיות

בחורף 2021-2020, עם ההפצה של חיסוני ה-RNA הראשונים לקורונה, טענו מתנגדי החיסונים שחיסון ה-RNA משפיע על ה-DNA בתאינו, טענה שאין לה הוכחה עד כה. RNA נכנס לגרעין התא, מעתיק משם DNA, יוצא מהגרעין אל חלל התא, מגיע אל אברון בתא שמייצר חלבונים, ושם נותן הוראה לייצור חלבון. אבל RNA לא יכול לשנות את ה-DNA. מולקולת ה-RNA הזו, RNA שליח, היא כמו אדם שמעתיק מתכון מספר בישול אל דף נייר: הוא לא משנה בכך את המתכון המקורי שבספר הבישול עצמו. יש חוקרים שמשערים שנגיף הקורונה עצמו משתלב ב-DNA האנושי, אך טענה זו עדיין לא זכתה לאישוש.

אך יש נגיפים (רטרו-וירוסים) שנכנסים לגרעין התא ומשנים את ה-DNA. הידוע בהם הוא הנגיף HIV שגורם למחלת האיידס. גם המיטוכונדריון, תחנת הכוח של התא, נכנס לגרעין התא ומשנה את ה-DNA. אלפי מיטוכונדריה (רבים של מיטוכונדריון) מצויות בכל תא בגופנו, וגם למיטוכונדריה יש DNA. DNA של מיטוכונדריה נכנס לגרעין התא מאז התמזג מיטוכונדריון עם תא לפני כ-1.5 מיליארד שנה. ה-DNA של המיטוכונדריה משנה את ה-DNA שבגרעין התא בקרב צמחים ובעלי חיים, בהם האדם.

אורח בלתי קרוא בגרעין התא

DNA מיטוכונדרי היה אמנם קיים בתאי האדם עוד לפני ההתפצלות האבולוציונית של האדם מהאב הקדמון המשותף לו וליתר קופי האדם, לפני שישה מיליון שנה, אבל מעל 90 אחוז מה-DNA של המיטוכונדריה שנכנס לתאי האדם, עשה זאת אחרי ההתפצלות האבולוציונית הזו, כלומר בשישה מיליון השנים האחרונות. 

DNA מיטוכונדרי עובר מוטציות בקצב גבוה יותר מאשר ה-DNA שבגרעין. הדבר עלול לפגוע ב-DNA שבגרעין. DNA מיטוכונדרי עשוי להפריע ל-DNA שבגרעין התא לתת הוראות לייצור חלבונים, וכך נוצרות מחלות, בהן מחלות שנובעות ממחסור בחלבונים. אך יש גורמים שמפצים על כך. ראשית, יחידות קטנות של DNA מיטוכונדרי עוברות לגרעין התא בתדירות גבוהה יותר מאשר יחידות גדולות, מה שמפחית את הסיכון של מוטציות חמורות. שנית, כניסת DNA מיטוכונדרי אל גרעין התא האנושי מאטה, ואולי תיעצר. במחקר שהתפרסם באוקטובר 2022 ב-Nature, חוקרים באוניברסיטת קווין מרי בלונדון גילו שבמהלך שישה מיליון השנים האחרונות, הולך ופוחת שיעור ה-DNA המיטוכונדרי שנכנס ל-DNA שבגרעין התא האנושי. בנוסף לכך, מאז התפצל האב הקדמון שלנו לכמה מינים של קופי אדם, DNA מיטוכונדרי עובר מוטציות שמורידות ממנו פיסות DNA. DNA מיטוכונדרי שעובר מוטציות מקטינות, שורד יותר ממוטציות אחרות של DNA מיטוכונדרי, מוטציות שבהן נשמר גודל ה-DNA וכך עובר לדור הבא DNA קטן יותר ויותר. השערה זו בדבר הפחתה בכמות ה-DNA של המיטוכונדריה דומה להשערת ההצטמקות של כרומוזום Y, הכרומוזום הקובע את מין הזכר ביונקים, כולל האדם, אם כי יש מחלוקת על מידת ההצטמקות וקצב התרחשותה. 

הפחתה בלי הריסה

ה-DNA המיטוכונדרי מתמזג ב-DNA שבגרעין. איך הוא עושה זאת בלי להרוס את ה-DNA שבגרעין? ראשית, על ה-DNA המיטוכונדרי פועל מנגנון תיקון גנטי המתקן מוטציות מזיקות, בדומה לזה שפועל על ה-DNA שבגרעין. מנגנון זה מפחית את הסבירות להתפתחות מוטציות, בהן כאלה שעשויות לגרום לסרטן. כך שורדת נשאית המוטציות ומעבירה אותן בתורשה לדור הבא. “שורדת” ולא “שורד”, כי DNA מיטוכונדרי עובר בתורשה רק דרך הביצית, לא דרך הזרע, כלומר רק דרך האם, לא דרך האב. 

שנית, אחת לכל 4,000 לידות עובר DNA מיטוכונדרי אל גרעין התא, אך יתכן שמוטציות ב-DNA מיטוכונדרי קורות באזורי DNA ניטרליים, שלא משתתפים בקידוד חלבונים. בעבר כינו DNA ניטרלי כזה “DNA זבל”. היום הסברה היא שרוב ה-DNA הזה ממלא תפקידים אחרים, בין היתר בבקרה על הגנים. 

שלישית, יתכן שהחלבונים שקודד ה-DNA המיטוכונדרי הפכו מיותרים במהלך האבולוציה ולכן אי-הייצור שלהם לא פוגע באורגניזם. רביעית, יתכן שגֵנים אחרים מגבים את הגֵנים המיטוכונדריים בייצור חלבונים, וכך מוטציות שמפחיתות את כמות ה-DNA המיטוכונדרי לא פוגעות בנשא.

ככל שפוחתת כמותו של ה-DNA המיטוכונדרי ב-DNA שבגרעין, פוחת הסיכוי להתפתחות מחלות הקשורות בפגיעה בייצור חלבונים כגון אלצהיימר, סיסטיק פיברוזיס והמופיליה. אולי כך תפחת השכיחות של המחלות האלה במהלך האבולוציה הנמשכת של המין האנושי. אך מכיוון שהשינוי הזה מתרחש בקצב אבולוציוני, הוא לא צפוי לקרות בתוך דור או שניים, וגם לא בתוך כמה מאות שנים. נכדי-נכדי-נכדינו אולי יזכו לראות את השינוי הזה. הדור הנוכחי יכול רק לזהות את המגמה הצפויה בעקבות ובסימני הדרך הגנטיים שמשאירות לנו המיטוכונדריה.