אפיון החומר התורשתי של העז הקדומה תרם להבנת הדמוגרפיה של העולם העתיק * האם הפקת חומר גנטי משרידיהם של בעלי חיים בני אלפי שנים תוכל לסייע במציאת חיסון לשחפת?
מאת אורי ניצן
תצלום: חאריסה פאנוסי
מימין: פרופ' פטרישיה סמית, פרופ' צ'אק
גרינבלט, פרופ' אריאלה אופנהיים וד”ר מרינה פיירמן.
בשלהי שנות ה-80 נכנסה לשימוש טכנולוגיה חדשה לשיכפול מסיווי של גדילי ד-נ-א. השיטה, המכונה, PCR מאפשרת להפיק מגדיל ד-נ-א בודד מיליארדי עותקים בתוך שעות, והאפשרויות המחקריות שהיא פתחה בפני מדענים זיכתה את אבי הרעיון, פרופ' קארי מוליס, בפרס נובל.
חקר “ד-נ-א קדום” הוא דוגמה לתחום מחקר שיכול היה להיווסד רק אחרי ששיטת ה-PCR פותחה ושוכללה. מיד לאחר מות האורגניזם מתחיל תהליך מואץ של שבירת ד-נ-א בתאים, ולכן כמות הד-נ-א הקדום שאפשר להפיק מהם מועטה ואורך הגדילים הזמינים מוגבל. בדרך כלל מדובר בגדיל המכיל כמה מאות חומצות גרעין בלבד – אחוז מזערי מהמיליארדים שהרכיבו את סך החומר התורשתי בתא המקורי.
ה-PCR מאפשר לחוקרים לשכפל את גדילי הד-נ-א הזעירים, וכך לייצר כמות ד-נ-א גדולה שתאפשר את המשך עבודת המחקר עד לפענוח הרצף של הגדילים. ב-1992 הצליח פרופ' מארק שפיגלמן מאוניברסיטת לונדון, בהסתמך על שיטת ה-,PCR לבודד ד-נ-א של חיידק שחפת קדום. שפיגלמן שיער שחוט השדרה העקום של שלד בן 500 שנה הוא תוצאה של מחלת השחפת, ומתוך דגימות הד-נ-א שנלקחו מן החוליות הפגועות אכן בודד הד-נ-א של החיידק.
מייסד התחום בישראל הוא פרופ' צ'אק גרינבלט, מהמחלקה לפרזיטולוגיה באוניברסיטה העברית, שעלה לישראל מארה”ב ב-1967 והיה מראשוני החוקרים של טפיל ה”לישמניה” הגורם ל”שושנת יריחו”. הצעדים הראשונים בחקר הד-נ-א הקדום בישראל לא הניבו פרי. “ב-1995 ניסו מרינה פיירמן ופרופ' פאט סמית להפיק ולאפיין ד-נ-א משלד של תינוק שנחשף במצדה”, אומר גרינבלט, “אך לא הצלחנו להשלים את המחקר, בעיקר בגלל מחסור באמצעים טכנולוגיים”.
בהמשך תיעל פרופ' גרינבלט את שיטות האנליזה המתקדמות של הד-נ-א לטובת חקר המגילות הגנוזות של ים המלח. רוב המגילות נכתבו על עור של עז או כבש. הודות לתנאי האחסון הן השתמרו היטב, וגם אחרי אלפיים שנה אפשר להפיק מהן ד-נ-א ולאפיין את אוכלוסיית החיות שהעור נלקח ממנה.
בסוף השבוע שעבר ראו אור 37 כרכים ובהם כ-900 מגילות, אך ישנן עדיין אלפי פיסות קלף שהחוקרים לא הצליחו לפענח. היכרות עם הד-נ-א תקל על החוקרים למיין אותן, לחבר את הפיסות שקיימת ביניהן התאמה גנטית ולהרכיב מחדש את הפאזל הטקסטואלי. השימוש באנליזת ד-נ-א בחקר המגילות נעשה כעת בקצב אטי יחסית: פרופ' גרינבלט מעריך כי עד היום נחקרו כמה עשרות פיסות קלף, והוא מקווה שבשנים הקרובות שיפור טכנולוגיית האנליזה יאיץ את המחקר.
בעת העבודה גובש ה”פרופיל” הגנטי של העז העתיקה ושל התיש, והוגדרו ההבדלים ביניהם. אפיון החומר התורשתי של העז הקדומה והגדרת תת זנים שלה (בהתאם לאזור שבו התגלו) תרמו להבנת הדמוגרפיה של העולם העתיק. “תיאור הפיזור הגיאוגרפי של העז”, אומר גרינבלט, “מאפשר לנו לעקוב אחרי נדידת עמים ולהעריך את מערכות היחסים בין אוכלוסיות שונות”.
במקביל ניסו החוקרים לבודד מפיסות הקלף שרידים של פתוגנים (גורמי מחלה), כמו חיידקי הברוצלה והשחפת, המועברים מחיות לבני אדם. המעבדה של פרופ' גרינבלט מתמקדת בחקר חיידק השחפת שעדיין קוטל מיליוני אנשים בשנה בעולם השלישי ומהווה איום על חולים גם במערב. על מנת לחקור זנים קדומים של חיידק השחפת נלקחו דגימות ד-נ-א משלדים שנחשפו בשלוש יבשות ותוארכו לתקופות היסטוריות שונות.
במדינת ואיומינג בארה”ב התגלתה מערה עמוקה, שבמשך 20 אלף שנה שימשה מלכודת טבעית לבעלי חיים. על קרקעית המערה נערמו יותר מ-40 אלף עצמות, ועד כה זוהו בה שרידים של יותר מ-20 מיני בעלי חיים. דגימות מן העצמות נשלחו לפרופ' גרינבלט, ורק מהביזון הצליחו לבודד מקטע ד-נ-א של חיידק השחפת. בבדיקת עצמות של שלושה בעלי חיים אחרים, המשתייכים למינים עמידים בשחפת, לא אותרו שרידי ד-נ-א של החיידק. “להערכתנו”, אומר גרינבלט, “המאכסן של החיידק בצפון אמריקה והמפיץ העיקרי שלו באזור היה הביזון. נדידת הביזון לצפון אמריקה התרחשה ככל הנראה לפני 17 אלף שנה, ולא במקרה מגיפת השחפת הקדומה ביותר באזור, 'המגיפה הלבנה', מתוארכת לאותה תקופה”.
ממצאים חשובים נוספים התגלו בכנסייה בעיירה וואק שבהונגריה. קיר בכנסייה התמוטט בפתאומיות, ומאחוריו התגלו 240 גופות חנוטות וארכיון המתעד את קורות חייהם של המתים, את קשרי המשפחה שלהם ואת סיבת מותם. המומיות מתוארכות לשנים ,1830-1780 וברבות מן הדגימות שנשלחו לארץ התגלו שרידים של חיידק השחפת. “בנוסף לדגימות מארה”ב והונגריה בדקנו דגימות מימי הביניים, שנלקחו משלדים בלטוויה”, אומר גרינבלט, “ובהסתמך על הנתונים התחלנו להריץ את פרויקט הגנום של חיידק השחפת הקדום”.
מעקב אחרי האבולוציה של זני החיידק מאפשר למדענים להגדיר את האזורים הגיאוגרפיים שאליהם התפשטו הזנים השונים ולהעריך את מידת הקטלניות שלהם. “רואים איזה זנים שרדו, ואיפה”, מספר גרינבלט, “וביכולתנו להעריך את חומרת המחלה שהם גרמו באנשים שמעצמותיהם נלקחו הדגימות. מבחינת ההתמודדות עם המחלה, הידע הגנטי שאנו צוברים רלוונטי הן לתעשיית האנטיביוטיקה והן לחוקרים הרבים שמנסים לפתח חיסון לחיידק השחפת”.
