התגלו מתגים גנטיים השולטים בתהליך של התחדשות הגוף כולו בבעלי חיים

חוקרים מהארווארד שופכים אור חדש על החידה כיצד ישנם בעלי חיים המסוגלים לחדש את כל גופם, והסבירו מדוע למרות קיומן של הגנים יכולת ההתחדשות בבעלי חוליות, ובכלל זאת בני אדם – מוגבלת

כשמדובר בהתחדשות, בעלי חיים מסוימים מסוגלים לדברים מדהימים. אם נחתוך רגל של סלמנדרה, היא תגדל בחזרה. כאשר הן מאוימות שומטות כמה מסוגי השממיות את זנבותיהן לצורך הסחת דעת הטורף, ומגדלות אותם מאוחר יותר מחדש.

בעלי חיים אחרים לוקחים את התהליך עוד יותר. כמה סוגי תולעים, מדוזות וכלניות הים יכולים למעשה לחדש את כל גופם לאחר שנחתכו לשניים.

צוות חוקרים מהארווארד בראשותו של אנדרו גרקה (Gehrke) ובהנחיית פרופסורים לביולוגיה אורגניזמית ואבולוציונית, מנסי סריאסטאווה (Srivastava), שופך אור חדש על האופן שבו בעלי חיים מושכים את ההישג, וחשף כמה מתגי דנ”א שנראים כאילו הם שולטים בגנים עבור התחדשות של כל הגוף. המחקר מתואר במאמר שפורסם ב – 15 במרס בכתב העת סיינס.

החוקרים בחנו תולעים מהמין תולעי פנתר בעלי שלושה פסים, וגילו כי חלק של DNA שאינו מקודד שולט בהפעלתו של “גן בקרה ראשי” שהחוקרים כינו ” תגובה מוקדמת לצמיחה”, או EGR. לאחר הפעלת הגנים, EGR שולט בכמה תהליכים אחרים על-ידי הדלקה או כיבוי של גנים אחרים.

כדי שהתהליך יעבוד, אמר גרקה, הדנ”א בתאי התולעים, שבדרך כלל מקופל ודחוס, חייב להשתנות, ולהפוך אזורים חדשים שבו לפעילים.

“הרבה מאוד חלקים ארוזים היטב של הגנום יכולים להיות פתוחים יותר, משום שיש מתגים מווסתים המפעילים או מכבים את הגנים.” אמר. “לפיכך אחד הממצאים הגדולים במאמר זה הוא שהגנום הוא דינמי מאוד ומשתנה באמת במהלך ההתחדשות כאשר חלקים שונים נפתחים וסוגרים”.

אבל לפני שגרקה וסריאסטאווה יכלו להבין את האופי הדינמי של הגנום של התולעת, הם היו צריכים להרכיב את הרצף שלו. ריצוף זה היווה חלק גדול מהמאמר. “אנחנו משחררים את הגנום של המינים האלה, וזה חשוב כי זה הראשון של תולעים זה”, אמר Srivastava. “עד עכשיו לא היה רצף גנום מלא זמין.” לפיכך ניתן כעת להשתמש בתולעי הפנתר כמודל חדש לחקר התחדשות.

“עבודה קודמת על מינים אחרים סייעו לנו ללמוד הרבה דברים על התחדשות”, אמר. “אבל יש כמה סיבות לעבוד עם התולעים החדשות האלה, שאחת מהן היא שהן נמצאות בעמדה פילוגנטית חשובה, ולכן הדרך בה הן קשורות לבעלי חיים אחרים מאפשרת לנו לנו להסיק מסקנות על אודות האבולוציה.

התוצאות הראו כי EGR מתנהג כמו מתג הפעלה להתחדשות – ברגע שהוא מופעל, תהליכים אחרים יכולים להתרחש, אבל בלעדיו, שום דבר לא קורה. הצלחנו להפחית את הפעילות של הגן הזה בתולעים וגילינו שכאשר הוא מכובה, התולעים פשוט לא מסוגלות להתחדש.” אומר גרקה.

בעוד המחקר מגלה מידע חדש על אופן הפעולה של התהליך בתולעים, הוא גם עשוי להסביר מדוע הוא אינו פועל בבני אדם. “מתברר כי RGR, הגן הראשי, והגנים האחרים נמצאים במרבית המינים שהתפתחו לאחר התולעים, כולל בני אדם,” אמר גרקה. “כששמים תאים אנושיים בצלחות פטרי ומפעילים עלים לחץ מכאני או מרעילים אותם הם יבטאו EGR מיד.”

“השאלה היא האם בני אדם יכולים להפעיל את EGR כאשר התאים שלנו נפצעים? מה מונע מאיתנו להתחדש? שאל סריאסטאווה. “התשובה יכולה להיות שאם EGR הוא מתג ההפעלה, אנחנו חושבים שהחיווט שונה. מה ש – EGR שולט בתאים אנושיים יכול להיות שונה ממה שהוא שולט איתו בתולעת הפנתר אנחנו רוצים להבין מה הם קשרים אלה, ולאחר מכן לבחון כיצד התופעות מתרחשות בבעלי חיים אחרים, כולל בעלי חוליות שאצלם יכולת ההתחדשות מוגבלת יותר.”

למאמר המדעי
להודעה של אוניברסיטת האווארד

עוד בנושא באתר הידען:

• כיצד יודעת ההידרה לגדל מחדש חלקי גוף חסרים?
• לשפוך את הקרביים – ולבנות אותם מחדש
• “באמצעות רגולציה ושליטה בתהליכים בתא, אפשר יהיה לטפל במחלות ובפציעות שקשה לטפל בהן בדרכים המקובלות.”