סחיפה גנטית: בטווח הקצר יש פחות ילדים חולים, בטווח הארוך המוטציה מנצחת –

ממצאים מגוונים צצים במהלך המחקר של תכונות מולקולריות: מקרבת המשפחה המפתיעה בין הלווייתן להיפופוטם ועד להשתלטות העתידית של הגן למחלת הטיי-זקס על החרדים האשכנזים

פרופ' גראור. “יש ביולוגים מולקולריים שלא היו מזהים לווייתן גם אם היה נופל עליהם, אבל כל ביולוג יכול להעלות על צג המחשב ד-נ-א של לווייתן”

תצלום: אריאל שליט

הלווייתן הוא בעל החיים הגדול ביותר בטבע, ואורחות חייו מעוררות בבני האדם סקרנות מיוחדת. יונה הנביא לא נבלע על ידי תמנון, גם לא פינוקיו, ואולי אין זה מקרה שאחד הרומאנים הגדולים בתולדות הספרות מתאר את המאבק בין רב חובל ללווייתן. האדם נתפש אולי כמי ששולט ביבשה, אבל באוקיינוס מולך הלווייתן.

לפני 60 מיליון שנה עוד שוטטו אבותיו של הלווייתן על פני היבשות, כמו כל יונק יבשתי אחר. מסיבות לא ברורות בחר הלווייתן לחזור לאוקיינוס, ומידת הקרבה המשפחתית שלו ליונקים שנותרו על היבשה נותרה עד לתקופה האחרונה בגדר תעלומה.

צ'רלס דארווין הניח שיש אב משותף לכל בעלי החיים, ואחד האתגרים שעומדים בפני חוקרי אבולוציה הוא הרכבת העץ המשפחתי של עולם החי. בניית העץ המשפחתי מתבססת על מידת הקרבה בין בעלי חיים, והיא תובעת מהחוקרים לגלות את הזמן המשוער במהלך האבולוציה שבו שני בעלי חיים פנו לנתיבי התפתחות שונים.

חוקרי האבולוציה המסורתיים למדו את המבנה האנטומי של בעלי החיים, ומידת הקרבה בין בעלי חיים נקבעה על פי מידת הדמיון המבני ביניהם. האסכולה המסורתית לא הצליחה לזהות את קרובי המשפחה של הלווייתן, בעיקר כיוון שללווייתן יש תכונות שאין להן מקבילה אצל יונקים אחרים. ללווייתן, למשל, אין זוג רגליים אחוריות, והניסיונות למצוא דמיון בין האנטומיה שלו לאנטומיה של יונקים אחרים לא נשאו פרי.

האסכולה המתחרה החלה את דרכה לפני עשרים שנה, ונכללים בה בעיקר ביולוגים מולקולריים וגנטיקאים. חוקרים אלה אינם מקדישים תשומת לב רבה למבנה של בעל החיים ובוחרים להתמקד בחומר התורשתי ובחלבונים שלו. “אנשי הביולוגיה המולקולרית מכירים בעובדה שתיתכן סתירה בין החומר התורשתי למראה החיצוני של חיה”, אומר פרופ' דן גראור מאוניברסיטת תל אביב. “כשאנחנו מנסים לבנות עץ משפחתי של בעלי חיים, הנתון החשוב הוא מידת הדמיון בין החומר התורשתי והחלבונים של חיה מסוימת לאלה של חיה אחרת”. כך למשל, המראה החיצוני של השימפנזה דומה לזה של הגורילה, אבל מבחינה גנטית השימפנזה קרובה יותר לאדם מאשר לגורילה.

“בנוסף לכך, רצף הד-נ-א של חיה הרבה יותר נגיש מהחיה עצמה”, אומר גראור. “ישנם ביולוגים מולקולריים שלא היו מזהים לווייתן גם אם הוא היה נופל עליהם, אבל כל ביולוג יכול להעלות על צג המחשב את הד-נ-א של הלווייתן ולחקור אותו. התכונות של החיה רשומות בד-נ-א שלה, וניתוח ממוחשב של החומר התורשתי והחלבונים מספיק לנו כדי להפיק מידע מדויק ואמין על החיה ועל הדמיון שקיים בינה ובין חיות אחרות. מחקר מהסוג הזה איפשר לנו להראות קרבה משפחתית בין הלווייתן לבין בעלי חיים מעלי גירה, ובאופן ספציפי בינו לבין ההיפופוטם”. המאמר שקושר את ההיפופוטם ללווייתן פורסם ב-1997 בכתב העת “.”Biology of Evolution Molecular קרבת המשפחה המובהקת בין הלווייתן להיפופוטם קיבלה את אישורה הסופי ב-,1999 במאמר של החוקר היפאני נוריהירו אוקדה שפורסם בכתב העת .””Nature

ניתוח ממוחשב של ד-נ-א מאפשר לחוקרי האבולוציה להתמודד עם קשיים הקיימים לכאורה בתיאוריה של דארווין. דוגמה לקושי כזה הוא הסבר התפתחותן של תכונות מורכבות במושגים אבולוציוניים. תכונת ההנקה, למשל, היא תכונה מורכבת וכדי לשאת את התכונה החיה זקוקה לאיבר הנקה, לחומר מזין כמו חלב ולתגובת מציצה של הוולד. תכונה מורכבת מתאפיינת בכך שהפחתה של אחד המרכיבים שלה מבטל את היעילות של התכונה. שד בלי חלב לא יזין את הוולד, ותינוק בלי תגובת מציצה לא ייהנה מחלב האם.
קשה במיוחד להסביר התפתחות של תכונה מורכבת באברונים שמתבססים על פעילות מתואמת של מספר חלבונים. השוטון (זנב) של חיידקים, לדוגמה, בנוי מעשרות חלבונים, ורק פעולה משולבת שלהם מאפשרת לחיידק לנוע. מה היה איפוא התפקיד של החלבונים האלה לפני שלמדו לשתף פעולה זה עם זה?
תהיות מעין אלה מעלים ארגונים דתיים וגופים נוספים, השוללים את תורת האבולוציה ומצדדים בתיאוריית הבריאתנות. מבחינתם, השוטון של החיידק נברא בשלמותו.

חוקרי האבולוציה מניחים שאם מחסירים את אחד הרכיבים של תכונה מורכבת, נשארים עם תכונה פחות מורכבת. “אנחנו מניחים שבשלב מוקדם יותר באבולוציה היה לחלבוני השוטון תפקיד אחר”, אומר פרופ' גראור. “כדי לאשש את ההנחה סרקנו את החומר תורשתי של חיידקים אחרים וחיפשנו איבר שדומה מבחינה גנטית לשוטון ושממלא תפקידים אחרים”.

בעבודה משותפת עם ד”ר אורי גופנא ופרופ' אליאורה רון מאוניברסיטת תל אביב הצליח גראור לאתר חיידקים עם מרכיבי שוטון, שאינם מסייעים לתנועה אך משמשים את החיידק כדי להזריק חומרים ביולוגיים לתאי הצמח שמאכסן אותו. גם מרכיבי החלב אינם המצאה של היונקים, ואפשר למצוא קרובי משפחה שלהם בחומר התורשתי של חיידקים.

“המטרה שלנו היא לבנות עצי משפחה של בעלי חיים ולשחזר את ההיסטוריה של תכונות וישויות מולקולריות כמו השוטון. בדרך כלל אין לעבודות בתחום משמעות יישומית מיידית, אבל מחקר כמו זה שערכנו על מחלת הטיי-זקס בהחלט מעורר שאלות נוקבות על האופן שבו מתנהלת החברה”.

טיי-זקס היא מחלה גנטית שגורמת למוות של התינוק בשנים הראשונות לחייו. הגן שגורם לטיי-זקס זוהה, והוא שכיח בעיקר אצל יהודים אשכנזים. כדי שתינוק יפתח את המחלה הוא צריך לקבל שני עותקים פגומים של הגן – אחד מהאב ואחד מהאם. האב והאם בריאים כי הם נושאים עותק בודד של הגן הפגום, ורק הזיווג שלהם יכול להוביל ללידה של תינוק חולה. הדרך היחידה להתמודד עם המחלה היא מניעתית – ישנה בדיקה פשוטה שקובעת אם אדם הוא נשא, ושני נשאים שהחליטו להתחתן יכולים לבדוק אם העובר שלהם חולה, ובמידת הצורך לבצע הפלה.

תלמידי המחקר איילה ארבלי ורותם שורק פיתחו תוכנת מחשב שבודקת שלושה מודלים התנהגותיים, המתייחסים למניעה של המחלה. המודלים בודקים את התוצאות לטווח הארוך של גישות שונות למניעת טיי-זקס; כל מודל מוביל בהכרח להגדלה או להקטנה של שכיחות הגן הפגום באוכלוסייה.

המודל הראשון מדמה אי-התערבות במניעת המחלה. בני הזוג אינם נבדקים, העובר אינו נבדק וממילא לא מבוצעת הפלה.

המודל השני מצדד בביצוע בדיקת נשאות לבני הזוג, ונישואים של שני נשאים מותנים בכך שהם יערכו בדיקות גנטיות לעובר במהלך ההריון. זיהוי עובר חולה מאפשר להורים לבצע הפלה. גישה זו מקובלת על רוב החילונים, אף שיש לה מחיר רבייתי – מספר מסוים של הריונות ושנות פריון יורדים לטמיון.

המודל השלישי מקובל בעיקר בחברה החרדית, והוא מתבסס באופן בלעדי על מניעה בשלב שלפני הנישואים. כל רווק ורווקה עוברים בדיקה לנשאות ולא מתאפשרים נישואים בין גבר ואשה שנושאים את המחלה. גישה זו מקטינה את מספר התינוקות החולים, אבל צריך לזכור שבמשפחה שבה אחד ההורים הוא נשא טיי-זקס ישנה הסתברות של %50 שכל אחד מהילדים יירש את הגן הפגום.
“התוצאות של המחקר מראות ששכיחות הגן הפגום עולה באוכלוסייה המתוארת במודל השלישי”, אומר גראור. “בטווח של עשרות דורות שכיחות הגן באוכלוסייה החרדית תתקרב למאה אחוז, והגברים יתקשו למצוא נשים ראויות לזיווג. למעשה, תוך 350 דורות לא יתאפשרו נישואין בין חרדים אשכנזים במדינת ישראל”.