אבולוציה בלי שיניים

מאת: נעם לויתן ויונת אשחר

במהלך האבולוציה מופיעים תכונות ומבנים חדשים ולעתים אובדים תכונות ומבנים קיימים. לרוב המבנים אינם נעלמים ללא זכר, אלא מותירים אחריהם עקבות המצביעים על ההיסטוריה האבולוציונית. באדם, למשל, אפשר למצוא את עצם הזנב, שריד קטן לזנב המפואר של אבותינו הפרימטים הקדומים. בבעלי חיים אחרים אפשר למצוא שרידים שונים, כגון שרידי אגן הירכיים הקיימים בתוך גופם של לווייתנים או העיניים המנוונות של החולד העיוור או של דגי מערות.

גם כאשר בוחנים את הגנום אפשר למצוא שרידים לתכונות הקדומות. גנים שתפקדו בעבר וקודדו יצירת חלבונים פעילים נעשים לעתים מיותרים וצוברים מוטציות המונעות מהם לפעול ולייצר חלבון תקין. גנים פגומים כאלו מכונים פְּסֵאוּדוֹגנים. בפרימטים (פרט לקיפופים), לדוגמה, הגן החיוני לייצור ויטמין C פגום, כלומר הוא פסאודוגן, ולכן גופנו אינו מסוגל לייצר ויטמין C ואנחנו חייבים להשיגו ממקור חיצוני.

מרק ספרינגר (Springer) מאוניברסיטת קליפורניה ועמיתיו פרסמו בכתב-העת המקוון PLoS Genetics מחקר שהציג את הקשר בין היעלמות האֶמַייל ביונקים, כפי שרואים ברשומות המאובנים, להצטברות מוטציות בגן המעורב ביצירת אמייל.

אמייל, החיפוי העמיד המצפה את השן, הוא החומר הקשה ביותר בגופם של בני אדם וחולייתנים אחרים. מאחר שהאמייל נוקשה ועמיד הוא מתאבן בקלות ובמקרים רבים הוא השריד המאובן היחיד ממינים קדומים. הגנים המעורבים ביצירתו של האמייל מוכּרים למדע, ולכן הוא מועמד מצוין למחקר שמטרתו למצוא קשר בין ממצאים מאובנים לגנים.

לכל היונקים הראשונים ולמרבית היונקים בני זמננו שיניים מצופות אמייל. עם זאת, קיימות שושלות יונקים שאיבדו אותו במהלך האבולוציה. מקצת משושלות אלה – דובי הנמלים, הפַּנגוֹלינים (יונקים מכוסי קשקשים הניזונים מטרמיטים ומנמלים) ולווייתני המזיפות – איבדו לחלוטין את שיניהן, בעוד אחרות – עצלנים, ארמדילים, ראשתנים ננסיים ושנבּוּבים – איבדו רק את שכבת האמייל שלהן.

בכל אחת מהשושלות נראה כי אובדן האמייל התרחש לאחר שעברו לתזונה שאינה דורשת שיניים קשיחות. למשל, ממצאי המאובנים מעידים על המעבר של אבותיהם של לווייתני המזיפות מטוֹרפים בעלי שיניים וחסרי מזיפות, לבעלי חיים שבפיהם גם שיניים וגם מזיפות, עד שלבסוף נעלמו השיניים כליל ונותרו רק המזיפות המשמשות לסינון מזון מהמים.

כל היונקים חסרי השיניים או חסרי האמייל התפתחו מיונקים בעלי אמייל ומאובנים, כגון מאובני לווייתני המזיפות שהוזכרו לעיל, אכן מציגים אובדן שיניים במהלך האבולוציה. בעקבות נתונים אלה, וכפי שחוזה תורת האבולוציה, החוקרים שיערו כי הגן לאמייל עדיין קיים בכל היונקים חסרי השיניים או חסרי האמייל, אך הוא כולל מוטציות שהפכו אותו לבלתי פעיל, כלומר הוא קיים כפסאודוגן.

על מנת לבדוק זאת מיפו ספרינגר ועמיתיו את רצף הנוקליאוטידים של אחד מהגנים האחראים על ייצור האמייל ב-49 מיני יונקים שונים, כולל כל קבוצות היונקים חסרי השיניים או האמייל. כפי שצפו, הם גילו כי הגן תקין, כלומר ללא מוטציות מזיקות בכל היונקים בעלי השיניים, אך בעל מוטציות שונות היוצרות רצף פגום שאינו מקודד יצירת חלבון תקין בכל אחד מחסרי האמייל שנבדקו.

ממצאים אלו מצביעים על הקשר בין השינויים המתרחשים בגנים במהלך האבולוציה, ושאפשר לראותם ביצורים בני זמננו, ובין שינויים מבניים שנצפים ברשומות המאובנים. זאת ועוד, ברגע שגן הופך לפסאודוגן (ובהנחה שאובדן פעילותו אינו מזיק לאורגניזם) מוטציות נוטות להצטבר בו בקצב קבוע. כך אפשר להעריך לפני כמה זמן התרחש אובדן האמייל. על בסיס הפסאודוגן יכולים ספרינגר ועמיתיו לחזות היכן – כלומר בסלעים מאיזה גיל – כדאי לפליאונטולוגים לחפש מאובנים של האבות בעלי השיניים של יונקים חסרי השיניים וחסרי האמייל שנחקרו, אם עדיין לא התגלו מאובנים כאלה.

הכתבה התפרסמה בגיליון דצמבר של המגזין "גליליאו "