המרמיטה זהובת הבטן עוצרת את תהליך ההזדקנות שלה ברמה האפי-גנטית כשהיא נכנסת לשנת החורף שלה. כך עולה ממחקר בינלאומי חדש, בהובלת חוקרים מאוניברסיטת UCLA בשיתוף חוקרים מאוניברסיטת חיפה. המחקר פורסם בכתב העת Nature Ecology and Evolution.
מרמיטות זהובות הבטן (yellow-bellied marmots) הן חיות שנכנסות לשנת חורף. במהלך שנת החורף התהליך המטבולי של החיה פוחת בצורה דרסטית, עד שהן מגיעות למצב שבו הן מאבדות גרם ליום (מתוך משקל גוף של כ-6 ק"ג). תוחלת החיים של המרמיטה גבוהה יחסית למשקל גופה והחוקרים שיערו לאורך השנים שהסיבה לכך קשורה לתהליך שנת החורף, אולם עד כה לא הייתה אפשרות לקשור מבחינה מולקולרית בין התהליכים. לשם כך היה צריך למצוא דרך לקשור בין תהליכי הזדקנות תוך תאיים והפעילות של המרמיטה בקיץ ובחורף.
יום המרמיטה בארה"ב ב-2019
(צילום: רויטרס)
מתילציה היא תהליך מולקולארי שמתרחש בתוך התא ובו מתווספת קבוצת מתיל (אטום פחמן הקשור לשלושה אטומי מימן) לחלקים אחרים בתא, וכך היא "מסמנת" מולקולה ספציפית כדי שתופעל על ידי אנזים ספציפי. בכך למעשה, המתליציה מבקרת את התפתחות התאים לאורך השנים. רק בעשור הראשון של המאה ה-21 התברר כי תהליך המתליציה הוא אחד המנגנונים העיקריים של האפיגנטיקה – השפעות סביבתיות והתנהגותיות על ביטוי הגנים. בניגוד לשינויים גנטיים, שינויים אפיגנטיים אינם משנים את רצף ה-DNA ולפיכך גם אינם נוקשים, אבל עדיין יכולים לקבוע איך רצף ה-DNA נקרא.
תרומתו המרכזית של פרופ' שניר למחקר החדש היא בכך שהוא פיתח מודל מתמטי חדש, אשר פותח במקור בהקשר אבולוציוני והותאם לראשונה לתחום המתילציה. המודל מצליח לחשב את "המצב האפיגנטי" של הגוף: המצב המשוקלל של כלל התהליכים והמתליציות שעברו כלל התאים בגוף לאורך השנים – בכל נקודה ספציפית במשך החיים. "המצב האפיגנטי", בניגוד למודל "השעון האפיגנטי" המקובל אשר משמש למציאת גיל כרונולוגי של אוכלוסית הנבדקים, בלתי תלוי בהנחות יסוד כגון תלות בזמן (time linearity) ולכן אפשר את קבלת ה״שיפוע המדורג״ המתאר את המצב האפיגנטי של המרמיטה לאורך השנה.
במחקר הנוכחי בחנו החוקרים 73 מרמיטות שחיות בטבע ולקחו מהן בדיקות דם אחת לשבועיים, במשך 14 שנים. בעזרת המודל של "המצב האפיגנטי", ניתן היה להשוות בכל מדידה בין "הגיל האפיגנטי" והגיל הכרונולוגי. כך נמצא שבכל כניסה לשנת חורף, המרמיטה מאטה את תהליך ההזדקנות והוא שוב עולה במהלך תקופת הקיץ. עוד נמצא כי תהליך זה מתחיל כאשר המרמיטה מגיעה לגיל שנתיים, גיל הבגרות המינית שלה.
"אפשר לחשוב באופן אינטואיטיבי שזה ברור שתהליך ההזדקנות עוצר במהלך שנת חורף, אבל עד כה לא היו לנו הכלים להוכיח את זה ברמה המולקולארית", אמר פרופ' שגיא שניר מהחוג לביולוגיה סביבתית באוניברסיטת חיפה, השותף למחקר. "בזכות המודל החדש שפיתחנו, המצליח לתאר את ה'מצב האפיגנטי' שלנו, הצלחנו לראשונה לתאר את הקשר שבין שנת החורף ועצירת תהליך ההזדקנות".
"החשיבות הראשונה של המחקר היא כמובן בהבנה שלנו את תהליכי ההזדקנות והקשר שבין המצב האפיגנטי והזדקנות. זוהי עוד פיסה חשובה בפאזל הזה. בנוסף, אפשר לחשוב גם על השלכות בתחום הביו-רפואה, על איברים שאנחנו רוצים לשמר לאורך זמן, למשל, 'להכניס' איברים להשתלה ל'תרדמת חורף', או בתחום החלל, על ידי מציאת דרכים לחיקוי היברנציה לצורך משימות ארוכות טווח בסדרי גודל של אורך חיים", סיכם פרופ' שניר.
