הגן ששב מעולם המתים
ישנם לא מעט גנים שמפסיקים לתפקד בעקבות מוטציה. עתה, חשפו מדענים לראשונה גן שהפסיק לפעול אצל הקופים לפני 35 מיליון שנה, וחזר לפעול אצל בני אדם לפני 18 מיליון שנה
במהלך האבולוציה, רוכשים בעלי חיים תכונות חדשות וגם מאבדים תכונות קיימות. גנים שפעם היו פעילים ויצרו חלבונים מועילים נעשים לעיתים מיותרים, צוברים מוטציות ומפסיקים לייצר חלבון, או מייצרים חלבון פגום שאינו מתפקד. גנים כאלו מצטרפים למה שמכונה "דנ"א זבל" (Junk DNA), המהווה את רובו של הדנ"א בתאינו – דנ"א שאינו מקודד לחלבונים, ואין לו גם כל מטרה ידועה אחרת.
ערך אנציקלופדי
דנ"א
החומר התורשתי בתא החי, שממנו בנוי הגן; הגנים ערוכים בשרשראות הקרויות כרומוזומים, והכרומוזומים אחראים לתורשה - העברת תכונות מהורים לצאצאים.
אך האם גן ש"מת" יכול לקום לתחייה והתחיל לתפקד שוב, מיליוני שנים לאחר שמוטציות הפכו אותו לבלתי-פעיל? לכאורה, אין סיבה שזה לא יקרה – אם מוטציה אחת יכולה לפגום בפעילותו של הגן, מוטציה נוספת יכולה להפוך את המצב על פיו ולהחזיר אותו לפעילות.
הבעיה היא שיש הרבה יותר דרכים לפגוע בגן מאשר לתקן אותו. יתרה מזאת, מרגע שגן הופך לבלתי-פעיל, ובהנחה כי אובדן פעילותו אינו מזיק, הברירה הטבעית אינה משפיעה עליו יותר, והוא צובר עוד ועוד מוטציות. לכן האפשרות שגן "יחזור מהמתים" נראית בלתי-סבירה לחלוטין – אך זהו בדיוק מה שגילתה קבוצת חוקרים מארה"ב, ספרד, איטליה וגרמניה, שהתחקתה אחר האבולוציה של הגן IRGM.
קישור למאמר
היסטוריה של היעלמות
למשפחת הגנים IRG יש היסטוריה מוזרה. אצל רוב היונקים מופיעים שלושה גנים בעלי מבנה דומה ממשפחה זו, אך אצל הפרימטים – הקבוצה הכוללת את הקופים, הקופיפים, קופי האדם והאדם עצמו – העניינים מתחילים להסתבך. כאשר החוקרים בדקו את הגנים הללו בלמורים, סוג של קופיפים, הסתבר שאצלם שניים מהגנים כבר אינם מתפקדים. אצל הקופים, לעומתם, גם הגן השלישי (IRGM) הפסיק לתפקד.
המוטציה שגרמה להשתקת הגן נמצאה גם אצל קופי העולם הישן, החיים באפריקה ובאסיה, וגם אצל קופי העולם החדש, האמריקאים. מכך הסיקו החוקרים כי המוטציה ארעה לפני ששתי השושלות נפרדו זו מזו – כלומר, לפני יותר מ-35 מיליון שנה. מאז היה הגן בלתי פעיל, וצבר מוטציות קריטיות נוספות.
לכאורה עוד גן מת, כמו אינספור גנים אחרים. אך ישנן עדויות שונות כי הגן IRGM פעיל באדם – הוא מייצר חלבון, אם כי קצר יותר מהחלבון המיוצר על ידי עכברים ויונקים אחרים, ומחקרים קודמים הראו כי החלבון ככל הנראה פעיל, ועוזר בהגנה מפני זנים מסוימים של חיידקים. עוד הוכחה לכך שהגן פעיל אצל רוב בני-האדם, מגיעה דווקא מאלו שאצלם הוא פגום: מוטציה מסוימת בגן זה (מוטציה חדשה, הקיימת רק בבני-אדם), נמצאה כמעלה את הסיכון לחלות במחלת קרוהן, מחלת מעיים כרונית.
גם האדם הוא, כאמור, פרימט, ואנחנו צאצאי אותו קוף קדמון שהוא אביהם של הקופים המודרניים. אם לפני יותר מ-35 מיליון שנה איבדה השושלת המובילה לאדם את הגן IRGM, איך קרה שכמו עוף החול, הוא חזר לפתע לחיים?
עוד ב"הידען": תאים מלאכותיים – דגם פשוט למבנה מורכב
קסמי הרטרו-וירוס
מסתבר כי שלוש מוטציות שונות נדרשו כדי להחזיר את הגן לפעילות. אחת מהן התבטאה בהכנסת מקטע דנ"א זר לתחילת הרצף של הגן. מקטע דנ"א זה היה שייך פעם, בעבר הרחוק, לרטרו-וירוס. וירוסים אלה מכניסים את החומר הגנטי שלהם לתוך הדנ"א של התא אותו הם מדביקים. אם וירוס כזה מדביק תא-מין, החומר הגנטי שלו עובר לעובר ונהיה חלק מהגנום שלו, וכך עובר הלאה לצאצאיו.
במקור, החומר הגנטי המוכנס לתא אמור לייצר עוד ועוד וירוסים, אבל גם דנ"א של וירוסים עובר מוטציות, ולאחר זמן נשאר בתא רק שריד חסר משמעות של מה שהיה פעם חומר גנטי של וירוס. במהלך האבולוציה "רכשו" בני האדם בצורה כזו דנ"א מוירוסים רבים – יש המעריכים כי כ-8% מהגנום שלנו מורכב מרטרו-וירוסים לא-פעילים. והנה, חלק מרטרו-וירוס בלתי-פעיל שכזה נכנס, במקרה, ממש לפני הגן IRGM.
מדוע זה חשוב? מפני שהחלק הזה שמר עדיין על תפקידו המקורי, מהימים בהם היה חלק מדנ"א וירלי פעיל. תפקידו היה לאותת לחלבונים כי יש לתעתק את הגן של הוירוס. בזכות התכונה הזו התייחס התא בפעם הראשונה מזה מיליוני שנים (מאז המוטציה המזיקה הראשונה) אל רצף הדנ"א של IRGM כאל גן אמיתי.
אבל זה לא היה מספיק: נדרשו כאמור עוד שתי מוטציות, קונבנציונליות יותר, כדי להחזיר את הגן לפעילות. אחת מהן יצרה רצף דנ"א חדש המסמן תחילת יצירת חלבון, ישר לאחר הקדם החדש. השנייה בטלה את אחת המוטציות הקודמות, שיצרה רצף סיום מוקדם מדי.
עוד ב"הידען": כנס חישה מרחוק באוניברסיטת תל-אביב
כמו ברק שמכה פעמיים באותה נקודה
מתי אירעו המוטציות האלו? הסתבר כי הן אינן ייחודיות לאדם, אלא משותפות גם לקופי האדם האפריקאיים, השימפנזה והגורילה, כלומר הגן חזר לחיים לפני ששלושת השושלות הללו נפרדו זו מזו. מעניין עוד יותר הוא המצב אצל קופי האדם האסיאתים, הגיבון והאורנג-אוטן: שתי המוטציות הראשונות, ההכנסה של ה-DNA הוירלי ויצירת הרצף המסמן התחלת ייצור חלבון, נמצאות גם אצלם. המוטציה השלישית, שביטלה את רצף הסיום, נמצאת גם היא – אבל לא אצל כל הפרטים.
כלומר, הצורה החדשה של הגן עדיין לא התקבעה באוכלוסיה, וניתן למצוא אצלם את שתי הצורות, הפעילה והלא-פעילה. מכך ניתן ללמוד מהו הסדר היחסי בו התרחשו המוטציות, וכי הן אירעו לפני יותר מ- 18 מיליון שנה – אז נפרדו השושלות של קופי האדם האפריקאיים והאסיאתים.
זוהי הפעם הראשונה בה נמצא גן ש"שב לחיים" לאחר שמוטציות הפכו אותו ללא פעיל - אחד המדענים השווה את המצב הזה ל"ברק שמכה פעמיים באותה נקודה". שאלות רבות נותרו עדיין פתוחות: כיצד יכלו הקופים "לוותר" על הגן, מבלי שהדבר פגע בהם (אבדן הגן המקביל אצל עכברים משאיר אותם חשופים מאוד למחלות)? ואם הגן היה מיותר, מה הוביל ל"חזרתו לחיים" אצל קופי האדם? ייתכן כי המחקר הזה יוביל חוקרים נוספים להסתכל בעניין חדש על הגנים ה"מתים" שמצויים עדיין בגנום שלנו ושל יצורים אחרים – ואולי מחקרים אלו יכוונו אותנו אל התשובות.
לפנייה לכתב/ת 
דנ"א. רוב החומר הגנטי בגופנו לא בא לידי ביטוי
לאתר "הידען"
