סְוָנְטֶה פֶּבּוֹ, שזכה גם בפרס דן דוד לשנת 2017, הוא גנטיקאי אבולוציוני שוודי, מן האבות המייסדים של תחום הפלאוגנטיקה, מוביל הפרויקט הבינלאומי למיפוי גנום האדם הניאנדרטלי, ושותף לגילויו של האדם הדניסובי
פרס נובל לפיזיולוגיה או רפואה לשנת 2022 הוענק לחוקר יחיד, סְוָנְטֶה פֶּבּוֹ, Svante Pääbo, בזכות “התגליות שלו המתמקדות בגנומים של האבולוציה של הומינינים (hominins) נכחדים ובני אדם”.
סווטנה פבו זכה בשנת 2017 בפרס דן דוד, המחולק בישראל ואשר שימש בחלק מהמקרים כמנבא נובל (שניים מהחוקרים שחיזקו את הקשר בין המדעים והארכיאולוגיה זכו בפרס דן דוד לממד זמן עבר).
פרופ’ סוונטה פבו (Prof. Svante Pääbo), גנטיקאי אבולוציוני שוודי, הוא חלוץ עולמי בתחום מיפוי רצף דנ״א של האדם הקדמון ועל היותו הראשון שביצע מיצוי ומיפוי של גנום האדם הניאנדרטלי – ממאובנים. פרופ׳ פאבו הניח את היסודות לתחום מחקר הארכיאולוגיה הגנומית.
פבו העומד בראש מעבדה לגנטיקה במכון מקס פלנק לגנטיקה אבולוציונית בלייפציג נמנה על המייסדים של תחום הפלאוגנטיקה, מוביל הפרויקט הבין-לאומי למיפוי גנום האדם הניאנדרטלי, ושותף לגילויו של האדם הדניסובי – מין של אדם השונה במבנהו הגנטי מההומו סאפיינס ומהאדם הניאנדרטלי. הוא אינו ארכיאולוג בהכשרתו אלא מומחה לביולוגיה מולקולרית בוגר אוניברסיטת אופסלה שבשבדיה. בראשית שנות השמונים הצליח לקבל דגימה ממומיה מצרית במוזיאון במזרח ברלין והפריך את ההנחה הרווחת עד אז שה-DNA מתפרק במהרה לאחר מות האדם או בעל החיים והוכיח כי אפשר לעקוב אחר השושלות הפרעוניות באמצעות ה-DNA של מתיהן.
הסברי וועדת פרס נובל
פרס נובל לרפואה לשנת 2022 הוענק לחוקר יחיד, סְוָנְטֶה פֶּבּוֹ, Svante Pääbo, בזכות “התגליות שלו המתמקדות בגנומים של האבולוציה של הומינינים (hominins) נכחדים ובני אדם”. סְוָנְטֶה פֶּבּוֹ הוא גנטיקאי אבולוציוני שוודי, מן האבות המייסדים של תחום הפלאוגנטיקה, מוביל הפרויקט הבינלאומי למיפוי גנום האדם הניאנדרטלי, ושותף לגילויו של האדם הדניסובי.
זוכה פרס הנובל לשנה זו ייסד תחום מדעי חדש לחלוטין הקרוי בשם “פלאוגנטיקה” (Paleogenomics). בזכות חשיפת ההבדלים הגנטיים המאפיינים את כל בני האדם החיים, החל מהומינינים נכחדים, התגליות שלו מספקות את הבסיס לחקר הגורמים ההופכים אותנו לבני אדם ייחודיים.
זוכה פרס הנובל גילה כי העברת גנים התרחשה ממינים נכחדים אלו של הומינינים לזן הקרוי היום הומוספיינס, “אדם נבון” (שם מדעי: Homo sapiens, בלטינית: “הומו” – אדם, “סָפִּיֶינס” – חושב או תבוני). העברה עתיקה זו של גנים לבני האדם הקיימים היום היא בעלת חשיבות פיזיולוגית יומיומית, למשל, בשאלה של כיצד מערכת החיסון שלנו מגיבה לזיהומים.
באמצעות המחקר פורץ הדרך שלו, חתן פרס הנובל לשנת 2022 השיג משהו שנראה כבלתי אפשרי – הַרְצָפָת (sequencing) הגנום של האדם הניאנדרטלי, זן נכחד וקרוב של בני האנוש של ימינו.
האנושות תמיד היתה סקרנית באשר למוצא שלה. מהיכן הגענו, וכיצד אנו קשורים לאלו שנבראו לפנינו? מה הופך אותנו, ההומוספיינס, לשונים מהומינינים אחרים?
באמצעות המחקר פורץ הדרך שלו, סְוָנְטֶה פֶּבּוֹ הצליח להשיג משהו שנראה כבלתי אפשרי – הַרְצָפָת (sequencing) הגנום של האדם הניאנדרטלי, זן נכחד וקרוב של בני האנוש של ימינו. בנוסף, הוא השיג תגלית סנסציונית של חשיפת זן הומיניני שלא היה ידוע לפני כן למדע, Denisova. במיוחד, פֶּבּוֹ גם מצא כי העברת גנים התרחשה מהומינינים נכחדים אלו להומוספיינס בעקבות הגירה אל מחוץ ליבשת אפריקה לפני כשבעים אלפי שנים. העברה עתיקה זו של גנים לבני האדם הקיימים היום היא בעלת חשיבות פיזיולוגית יומיומית, למשל, בשאלה של כיצד מערכת החיסון שלנו מגיבה לזיהומים.
מחקרו הייחודי של פֶּבּוֹ ייסד תחום מדעי חדש לחלוטין הקרוי בשם “פלאוגנטיקה” (Paleogenomics). בזכות חשיפת ההבדלים הגנטיים המאפיינים את כל בני האדם החיים, החל מהומינינים נכחדים, התגליות שלו מספקות את הבסיס לחקר הגורמים ההופכים אותנו לבני אדם ייחודיים.
מהיכן אנו מגיעים?
שאלת המוצא של בני האנוש והמאפיינים ההופכים אותנו ליחודיים עלתה כבר בימי קדם. תחומי המחקר של חֵקֶר הַמְּאֻבָּנִים (Paleontology) וכן של אַרְכֵאוֹלוֹגְיָה (archeology) חשובים עבור חקר האבולוציה האנושית. המחקר בתחומים אלו סיפק ראיה לכך כי בני האדם המודרניים, ההומוספיינס, הופיעו לראשונה ביבשת אפריקה לפני כשלוש מאות אלפי שנים, בעוד שהנאנדרטלים, שהתפתחו מחוץ ליבשת אפריקה ואז איכלסו את אירופה ואסיה, הופיעו לפני כארבע מאות אלפי עד שלושים אלפי שנים, ואז נכחדו. לפני כשבעים אלפי שנים, קבוצות של הומוספיינס היגרו מאפריקה למזרח התיכון, ומשם הם התפזרו לשאר חלקי העולם. מכך ניתן לקבוע כי ההומוספיינס והנאנדרטלים התקיימו יחדיו בחלקים גדולים מאזור אירואסיה במשך עשרות אלפי שנים. אולם, מה אנו באמת יודעים לגבי יחסי הגומלין שלנו עם הנאנדרטלים? רמזים יכולים להתקבל מתוך מידע גנומי. עד לשלהי שנות התשעים, כמעט כל הגנום האנושי עבר הרצפה. תוצאה זו מהווה הישג אדיר, ומאפשרת מחקרים עוקבים באשר יחסי הגומלין שבין אוכלוסיות בני אדם שונות. אולם, חקר יחסי הגומלין שבין בני האדם החיים היום לבין הנאנדרטלים ידרוש הרצפה של דנ”א גנומי שמקורו בדגימות קדמוניות.
משימה הנראית כבלתי אפשרית
מוקדם בתחילת הקריירה שלו, סְוָנְטֶה פֶּבּוֹ הסתקרן מהאפשרות להשתמש בשיטות גנטיות מודרניות על מנת לחקור את הדנ”א של נאנדרטלים. אולם, עד מהרה הוא הבין כי זהו אתגר טכני גדול מאוד, לאור העובדה כי בחלוף הזמן הדנ”א משתנה מבחינה כימית ואף מתפרק למקטעים קצרים יותר. לאחר אלפי שנים, נותרו רק כמויות זעירות של דנ”א כזה, וגם זה מזוהם ברמה גבוהה מדנ”א שמקורו בחידקים ובבני אדם עכשויים (איור 1). בתור סטודנט בתר-דוקטור, פבו החל לפתח שיטות לחקר דנ”א נאנדרטלי, מאמץ שנמשך עשורים אחדים.
בשנת 1990, פבו גויס לאוניברסיטת מינכן, שם, בתור פרופסור חדש, הוא המשיך את המחקר שלו אודות דנ”א קדמוני. הוא החליט לנתח דנ”א שמקורו במיטוכונדריה נאנדרטלית – אברונים בתאים המכילים את הדנ”א שלהם. הגנום המיטוכונדיראלי הוא קטן והוא מכיל רק חלק מהמידע הגנטי שבתא, אולם הוא מופיע באלפי העתקים, עובדה המגדילה את סיכויי ההצלחה. בעזרת השיטות המעודכנות שלו, פבו הצליח לבצע הרצפה של חלק מהדנ”א המיטוכונדיראלי מתוך פיסת עצם בת ארבעים אלפי שנים. כך, לראשונה אי פעם, חוקרים הצליחו לבצע הרצפה מקרוב קדמוני. השוואות אל מול דנ”א מבני אדם עכשויים ושימפנזות הדגימו כי הדנ”א הנאנדרטלי היה נבדל גנטית.
הרצפה של הגנום הניאנדרטלי
מאחר והבדיקות של הגנום המיטוכונדיראלי הקטן סיפקו מידע מוגבל בלבד, פבו פנה כעת לאתגר כביר של הרצפת הגנום הגרעיני המיטוכונדיראלי. בתקופה זו, הוא קיבל את ההזדמנות לייסד את ‘מכון מקס פלאנק’ בלייפציג, גרמניה. במכון החדש, פבו וצוות חוקריו שיפרו באופן קבוע את שיטות הבידוד והבדיקה של דנ”א משרידי עצמות קדמוניים. צוות המחקר ניצל התפתחויות טכניות חדשניות שאיפשרו הרצפת דנ”א באופן יעיל במיוחד. פבו גם התמקד במספר שיתופי פעולה קריטיים עם מומחים בתחומים של גנטיקת אוכלוסיות ושיטות הרצפה מתקדמות. מאמציו נשאו פרי – פבו השלים את המשימה שנראתה בעבר כבלתי אפשרית ופרסם לראשונה אי פעם את הרצף הגנומי של ניאנדרטלים בשנת 2010. בדיקות השוואתיות הוכיחו כי האבות המשותפים האחרונים של הניאנדרטלים וההומוספיינס חיו לפני כשמונה מאות אלפי שנים.
פבו ועמיתיו יכלו כעת לחקור את יחסי הגומלין שבין הנאנדרטילים ובני האדם העכשויים שמקורם בחלקים שונים בעולם. בדיקות השוואתיות הראו כי רצפי דנ”א שמקורם בניאנדרטלים היו יותר דומים לרצפים מבני אדם שמקורם באירופה או באסיה מאשר אלו שמקורם באפריקה. ממצא זה מוכיח כי ניאנדרטלים והומוספייניס התרבו ביניהם במהלך אלף השנים שהם חיו יחידיו. בתקופה המודרנית, נמצא כי עד ארבעה אחוזים מהגנום של בני אדם ממוצא אירופאי או אסייתי מקורם בניאנדרטלים (איור 2).
תגלית מהפכנית: דניסובה
בשנת 2008, נמצא שריד של עצם אצבע בן ארבעים אלפי שנים במערת דניסובה בדרומה של סיביר. העצם הכילה בתוכה דנ”א שנשמר היטב, שעליו ביצעו החוקרים של פבו הרצפה. הממצאים שהתקבלו עוררו סערה מדעית: רצף הדנ”א שנבדק היה ייחודי בהשוואה לכל הרצפים הידועים האחרים שנלקחו מתוך ניאנדרטלים וכן מתוך בני אדם עכשויים. פבו גילה זן הומינינים שלא היה ידוע למדע לפני כן, שלו ניתן השם ‘דניסובה’ (Denisova). השוואה אל מול רצפים שמקורם בבני אדם עכשויים מחלקים שונים בעולם הראתה כי מעבר הגנים התרחש גם בין הדניסובים לבין ההומוספיינס. יחסי גומלין אלו נצפו לראשונה באוכלוסיות שמקורם במֶלַנֶזיה (קבוצת איים באוקיינוס השקט מצפון-מזרח ליבשת אוסטרליה) ובחלקים אחרים של דרום-מזרח אסיה, שם התושבים הכילו בתוכם עד שישה אחוזים מדנ”א דניסובי.
התגליות של פבו סיפקו הבנה חדשה באשר להיסטוריית ההתפתחות האנושית. בזמן שבו החלו ההומוספיינס להגר אל מחוץ ליבשת אפריקה, לפחות שתי אוכלוסיות הומינינים, שכבר נכחדו, היו באירואסיה. ניאנדרטלים חיו במערב אירואסיה, בעוד שדניסובים אכלסו את החלקים המזרחיים של היבשת. במהלך ההתפשטות של ההומוספיינס אל מחוץ לאפריקה והגירתם מזרחה, הם לא רק שנתקלו בניאנדרטלים הילידים, אלא גם בדינסובים (איור 3).
תחום הפָּלֵאוגנטיקה והרלוונטיות שלו
דרך המחקר פורץ הדרך שלו, פבו ייסד תחום מדעי חדש לחלוטין, פָּלֵאוגנטיקה. כהמשך לתגליותיו הראשוניות, קבוצת המחקר שלו השלימה בדיקות של מספר רצפים גנומים נוספים מהומינינים נכחדים. התגליות של פבו סיפקו משאב ייחודי, שבו נעשה שימוש נרחב על ידי הקהיליה המדעית על מנת להבין טוב יותר את ההתפתחות ומסלולי ההגירה של בני האדם לאורך השנים. שיטות מתקדמות וחדשניות להרצפה גנטית מרמזות כי גם הומינינים קדמוניים עשויים היו להתרבות עם הומוספיינס באפריקה. יחד עם זאת, עדיין לא בוצעה הרצפת גנים מהומינינים נכחדים באפריקה לאור הפרוק המואץ של דנ”א קדמוני באזורים של אקלים טרופי.
תודות לתגליות של פבו, כעת אנו מבינים כי רצפי דנ”א קדמוניים מהקרובים הנכחדים שלנו משפיעים גם על הפיזיולוגיה של בני אדם עכשויים. דוגמה אחת כזו היא הגרסה הדניסוביאנית של הגן EPAS1, המעניק יתרון הישרדותי בגבהים רמים והוא נפוץ בתושבי טיבט של היום. דוגמאות אחרות הן גנים ניאנדרטלים המשפיעים על התגובה של מערכת החיסון שלנו לסוגים שונים של זיהומים.
מה מייחד את בני האדם?
ההומוספיינס מאופיינים ביכולת הייחודית שלהם ליצור תרבות מורכבת, המצאות מתקדמות ואומנות פיגורטיבית, וכן ביכולתם לחצות אוקיאנוסים ולהתפשט בכל חלקי העולם (אייור 4). גם הניאנדרטלים חיו בקבוצות והיו בעלי מוחות גדולים (איור 4). גם הם עשו שימוש בכלים, אולם אלו התפתחו אך במעט במהלך מאות אלפי השנים. ההבדלים הגנטיים בין ההומוספיינס לבין הקרובים ביותר שלהם שכבר נכחדו היו בלתי ידועים עד שהם התגלו במסגרת מחקרו הייחודי של פבו. מחקר נמרץ שעדיין נמשך מתמקד בבדיקת ההשלכות התפקודיות של הבדלים אלו לאור המטרה הסופית של מציאת המאפיינים ההופכים את בני האדם לזן יחודי כל כך.
פרסומים עיקריים
Krings M, Stone A, Schmitz RW, Krainitzki H, Stoneking M, Pääbo S. Neandertal DNA sequences and the origin of modern humans. Cell. 1997:90:19-30.
Green RE, Krause J, Briggs AW, Maricic T, Stenzel U, Kircher M, Patterson N, Li H, Zhai W, Fritz MH, Hansen NF, Durand EY, Malaspinas AS, Jensen JD, Marques-Bonet T, Alkan C, Prüfer K, Meyer M, Burbano HA, Good JM, Schultz R, Aximu-Petri A, Butthof A, Höber B, Höffner B, Siegemund M, Weihmann A, Nusbaum C, Lander ES, Russ C, Novod N, Affourtit J, Egholm M, Verna C, Rudan P, Brajkovic D, Kucan Ž, Gušic I, Doronichev VB, Golovanova LV, Lalueza-Fox C, de la Rasilla M, Fortea J, Rosas A, Schmitz RW, Johnson PLF, Eichler EE, Falush D, Birney E, Mullikin JC, Slatkin M, Nielsen R, Kelso J, Lachmann M, Reich D, Pääbo S. A draft sequence of the Neandertal genome. Science. 2010:328:710-722.
Krause J, Fu Q, Good JM, Viola B, Shunkov MV, Derevianko AP, Pääbo S. The complete mitochondrial DNA genome of an unknown hominin from southern Siberia. Nature. 2010:464:894-897.
Reich D, Green RE, Kircher M, Krause J, Patterson N, Durand EY, Viola B, Briggs AW, Stenzel U, Johnson PL, Maricic T, Good JM, Marques-Bonet T, Alkan C, Fu Q, Mallick S, Li H, Meyer M, Eichler EE, Stoneking M, Richards M, Talamo S, Shunkov MV, Derevianko AP, Hublin JJ, Kelso J, Slatkin M, Pääbo S. Genetic history of an archaic hominin group from Denisova Cave in Siberia. Nature. 2010:468:1053-1060.
Meyer M, Kircher M, Gansauge MT, Li H, Racimo F, Mallick S, Schraiber JG, Jay F, Prüfer K, de Filippo C, Sudmant PH, Alkan C, Fu Q, Do R, Rohland N, Tandon A, Siebauer M, Green RE, Bryc K, Briggs AW, Stenzel U, Dabney J, Shendure J, Kitzman J, Hammer MF, Shunkov MV, Derevianko AP, Patterson N, Andrés AM, Eichler EE, Slatkin M, Reich D, Kelso J, Pääbo S. A high-coverage genome sequence from an archaic Denisovan individual. Science. 2012:338:222-226.
Prüfer K, Racimo F, Patterson N, Jay F, Sankararaman S, Sawyer S, Heinze A, Renaud G, Sudmant PH, de Filippo C, Li H, Mallick S, Dannemann M, Fu Q, Kircher M, Kuhlwilm M, Lachmann M, Meyer M, Ongyerth M, Siebauer M, Theunert C, Tandon A, Moorjani P, Pickrell J, Mullikin JC, Vohr SH, Green RE, Hellmann I, Johnson PL, Blanche H, Cann H, Kitzman JO, Shendure J, Eichler EE, Lein ES, Bakken TE, Golovanova LV, Doronichev VB, Shunkov MV, Derevianko AP, Viola B, Slatkin M, Reich D, Kelso J, Pääbo S. The complete genome sequence of a Neanderthal from the Altai Mountains. Nature. 2014:505: 43-49.
>Svante Pääbo was born 1955 in Stockholm, Sweden. He defended his PhD thesis in 1986 at Uppsala University and was a postdoctoral fellow at University of Zürich, Switzerland and later at University of California, Berkeley, USA. He became Professor at the University of Munich, Germany in 1990. In 1999 he founded the Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology in Leipzig, Germany where he is still active. He also holds a position as adjunct Professor at Okinawa Institute of Science and Technology, Japan.
עוד בנושא באתר הידען:
תגובה אחת
מאמר מדעי צריך להשתמש במושג הנכון “מין” של אדם ולא “זן” של אדם.