הקללה האימהית

אמא אולי אוהבת את הילדים שלה באותה מידה אבל הגנטיקה שלה לא.

נשים וגברים נבדלים מבחינה גנטית בכרומוזום אחד בלבד מתוך 46. לכל אדם 23 זוגות כרומוזומים בגנום. לנשים, זוג מספר 23 הוא שני כרומוזומים זהים שזכו לשם X, כלומר הנשים הן XX. אצל הגברים, זוג מספר 23 מכיל כרומוזום אחד X, כמו אצל הנשים, ואחד Y. ה-Y הוא האחראי לכל ההבדל.

הזכרים תמיד יקבלו את Y מאבא שלהם ו-X מאמא. נקבות תמיד יקבלו X מאבא ו-X מאמא. ההבדל הזה בין זכרים ונקבות משפיע גם על תורשתיות של מחלות. המקרים הידועים יותר נכנסים תחת ההגדרה של “תאחיזה ל-X”. במצב זה, גן רצסיבי (נשלט) חולה נמצא על כרומוזום X. בזכר, לא יימצא לידו עותק נוסף של הגן ולכן המחלה תבוא לידי ביטוי. בנקבות, יש צורך בכך ששני העותקים של כרומוזום X יכילו את המחלה בכדי שהיא תבוא לידי ביטוי. כלומר, כדי שנקבה תהיה חולה, אבא שלה חייב להיות חולה ואמא שלה חייבת להיות נשאית. נשאיות הן נקבות אצלן קיים עותק פגום ועותק בריא והן נראות בריאות מאחר והעותק הבריא הוא דומיננטי (שולט). מקרה מפורסם של מחלה שכזו היא ההמופיליה של משפחות המלוכה באירופה.

הבדל נוסף בתורשתיות בין זכרים ונקבות נמצא מחוץ לגרעין. בכל אחד מתאי הגוף שלנו קיים גנום נוסף שמקורו בארוע שהתרחש לפני מליארדי שנים בתקופה בה כל היצורים החיים על פני כדור הארץ היו מורכבים מתא אחד בלבד. חלק מהתאים היו ניזונים מתאים אחרים על ידי בליעתם. באופן נורמלי, התא שנבלע היה עובר עיכול, אך באחד המקרים, זה לא קרה. הפעם, התאים כרתו ברית. במשך הזמן, התא שנבלע העביר את רוב הגנים שלו אל הגנום של התא המארח והשאיר לעצמו רק את הגנים הדרושים להפקת אנרגיה. ניחשתם – התא שנבלע הפך למיטוכונדריון (ביחיד) – אברון מייצר אנרגיה שאפשר למארח שלו להתפתח ולהפוך למורכב יותר. השותפות עם המיטוכונדריה (רבים) מהווה את הבסיס לכל החיים המורכבים על כדור הארץ, בעלי חיים, צמחים ופטריות.

בשורה התחתונה, לכל החיות יש בעצם שני גנומים – העיקרי בגרעין, וגנום קטן בהרבה במיטוכונדריה. שני הגנומים פועלים יחד ומשפיעים האחד על השני. בבני אדם מוכרות מחלות תורשתיות הנובעות מבעיות במיטוכונדריה, כמו סוג של ניוון שרירים, ויש מי שכבר מחפש פתרונות לבעיה. התורשתיות של שני הגנומים הללו לעומת זאת, שונה משמעותית. הגנום הגרעיני הוא שילוב של גנים משני ההורים, אך הגנום המיטוכונדריאלי מגיע מהאם בלבד. אסימטריה זו היא המקור ל”קללה האימהית”.

הגנים המיטוכונדריאלים שבנקבה יעברו לדור הבא דרך הביצית, אך אלו הנמצאים בזכר הם דרך ללא מוצא מבחינה אבולוציונית מאחר והחלק בו הם נמצאים בתא הזרע נשאר מחוץ לביצית בזמן ההפריה. בנקבות, הגנים הללו יכולים להגיב ללחצי הברירה הטבעית, המועילים יישארו, הפוגעים ייעלמו. אך לחצים אלו נסתרים בזכרים – כולם נעלמים. חלק מהגנים פועלים בצורה דומה בזכרים ובנקבות, אך לא כל הגנים הם כה שוויוניים – חלקם מעדיפים זוויג אחד בעוד הם מכבידים על האחר. אם גנים מיטוכונדריאלים ישתנו באופן הפוגע בנקבות, הם ינופו החוצה – אחרי הכל, נקבות הן הכרטיס שלהן אל הדור הבא. אך אם הגנים ישתנו כך שיפגעו בזכרים, זה בסדר, הרי גברים הם דרך ללא מוצא. לאורך זמן, לפי התאוריה האבולוציונית, הגנום המיטוכונדריאלי צפוי לצבור שינויים הפוגעים בזכרים.

ב-13 במאי 2011 פורסם מאמר במגזין Science המביא לראשונה דוגמא התואמת את תחזיות התאוריה האבולוציונית לגבי הקללה. החוקרים לקחו את חיית המחמד החביבה על גנטיקאים –  זבובי פירות (דרוזופילה Drosophila melanogaster). הם שינו את הזבובים ליצירת חמישה קווים גנטיים אשר הגנום הגרעיני שלהם זהה אך הגנום המיטוכונדריאלי שלהם שונה. הזבובים כמובן עברו סטריליזציה כדי לנקות אותם מזיהומים חיידקיים וגודלו בסביבות זהות.

מחקרים קודמים הראו כי הגנום המיטוכונדריאלי יכול להשפיע על הגנום הגרעיני, להשפיע על אילו גנים יופעלו ואילו יכובו. אם הקללה האימהית קיימת באמת, נצפה לראות השפעה גדולה יותר של גנים מיטוכונדריאלים על גנים גרעיניים בזכרים לעומת נקבות. ואכן כך המצב. החלפת הגנום המיטוכונדריאלי השפיעה על פעילותם של 7 גנים בלבד בנקבות הזבובים. בזבובים הזכרים, אותה החלפה השפיעה על 1,172 גנים, כ-10% מסך הגנים.

רבים מהגנים הללו היו גנים הפועלים באשכים או בלוטות הזרע, והמשפיעים על בריאות, פוריות והצלחת הזכרים אך אינם משפיעים על נקבות. יתכן שהבדלים אלו אינם מזיקים, אך סבירות זו נמוכה מאחר ורוב השינויים בפעילות גנים היא שלילית.

הודות לירושה המיטוכונדריאלית שלהם, הזבובים הזכרים נושאים כנראה נטל כבד נוסף שאחיותיהן פטורות ממנו. אחד מהקווים הגנטיים של הזבובים בניסוי, למשל, היה עקר לחלוטין כאשר הוא קיבל מיטוכונדריה חלופית, אך פורה כאשר נשא את המיטוכונדריה הנורמלית שלו. מידע זה מצטרף למחקרים קודמים שמצאו שגנים מיטוכונדריאלים באדם, ארנבת ומינים נוספים עשויים לשחק תפקיד חשוב באיכות הזרע ופוריות הזכרים.

הגנום הזכרי אינו עובר על פגיעה זו בשתיקה ונלחם בה בעזרת הנשק היחידי שיש רק לו – כרומוזום Y. כרומוזום Y הוא אמנם אחד הכרומוזומים הקטנים, אך הגנים שעליו משפיעים ומווסתים פעילות גנים בכל רחבי הגנום, וגם על גנים המשפיעים על פעילות המיטוכונדריה. איך בדיוק פועלת השפעה זו אנחנו עדיין לא יודעים.

ייתכן כי קבוצת גנים קטנה זו מנהלת מלחמת מינים שאנו רק עכשיו מתחילים להבין.