לאורך כשני מיליון שנים, זמן קצרצר במונחים אבולוציוניים, המוח האנושי שילש את גודלו. ההתפתחות המהירה הזו היא כנראה מה שאפשר לנו לפתח יכולות שכליות מורכבות כמו שפה או יכולת המצאה מפותחת. חוקרים רבים מנסים להבין את הבסיס לתופעה, בין היתר על ידי השוואה בין DNA של בני אדם מודרניים, בני אדם עתיקים ושימפנזים.
3 צפייה בגלריה
המחקר החדש מאפשר להציץ למוחם של בני אדם עתיקים בפעם הראשונה
(צילום: Andrii Zastrozhnov / Shutterstock)
בשנים האחרונות הולכת וגוברת ההבנה שלא רק הרצף הגנטי משמעותי לתהליכים אבולוציוניים, אלא גם האפיגנטיקה - הבקרה על הגנים - שמשתנה בין מינים שונים ובין פרטים שונים, ובכך יוצרת ביניהם הבדלים. כדי ללמוד על תהליכים אפיגנטיים במוח, יש צורך למצוא רקמת מוח. עד היום, לא השתמרו אף שרידי מוח של בני אדם עתיקים, כגון האדם הניאנדרתלי, וכיום רוב המחקר בתחום מתמקד בעצמות, משום ששאר הרקמות כמעט שאינן נשמרות עם השנים.
מחקר חדש בהובלת הדוקטורנט יואב מה-טוב, ובהנחייתם של פרופ' לירן כרמל ופרופ' ערן משורר, מהמחלקה לגנטיקה וממרכז אדמונד ולילי ספרא לחקר המוח (ELSC) באוניברסיטה העברית, מאפשר להציץ למוחם של בני אדם עתיקים בפעם הראשונה. החוקרים פיתחו אלגוריתם שמאפשר לשחזר תבניות של מתילציית DNA, מדד אפיגנטי מרכזי, מאיברים שאינם עצמות, והצליחו להשיג דיוק של עד 92 אחוזים בחיזוין.
הצוות יישם את האלגוריתם על בני אדם קדומים, וחשף יותר מ-1,850 אתרים שבהם היו שינויים אפיגנטיים במוח, חלקם בין בני האדם המודרניים לקבוצות אדם קדומות אחרות, וחלקם בין בני האדם באופן כללי לבין השימפנזה. רבים מאתרים אלה ממוקמים בתוך גנים בעלי תפקוד מרכזי בהתפתחות המוח, כולל גנים המקושרים לאינטליגנציה וליכולות קוגניטיביות.
באופן מסקרן, נמצאו שינויים גם על גנים ממשפחת NBPF, המקושרים לתהליכים מרכזיים באבולוציה של המוח האנושי, כגון העלייה האסטרונומית בנפח המוח, פיתוח יכולות שכליות ואפילו הפרעות מוחיות, כמו אוטיזם וסכיזופרניה.
"השיטה שלנו אפשרה לנו להסתכל לראשונה על שינויים אפיגנטיים במוח גם של דגימות מבני אדם עתיקים", מספר מה-טוב, "אך כעת אפשר להשתמש בה כדי להבין תהליכים אבולוציוניים שמתרחשים גם ברקמות אחרות, שלרוב לא שורדות. מבחינת הפוטנציאל לתגליות חדשות, השמיים הם הגבול".
מה-טוב ממשיך ואומר כי יש סוג של באז כרגע בעולם הרפואה בנושא אפיגנטיקה (התחום בביולוגיה העוסק בשינויים בביטוי הגנים שאינם כרוכים בשינוי רצף ה-DNA עצמו). הוא מסביר את הנושא באמצעות דימוי קל להבנה: "דמיינו שה-DNA שלכם הוא בעצם ספרייה ענקית המכילה הרבה ספרים (הגנים), ובהם יש הוראות איך לבנות אותנו, בני האדם. זה אומר שאם אנו רוצים לדעת למה האדם הוא כזה ייחודי, מה במוח של בני האדם הופך אותנו לכאלה חכמים ומרשימים, אנו צריכים לבחון DNA וגנים שקשורים למוח האנושי. כך אולי נוכל לראות שינויים בין מוח של בני האדם לבין מוח של שימפנזים. אלא שבמציאות, הרבה מההבדלים שאנחנו רואים, לא באים בכלל לידי ביטוי בגנים עצמם".
אפיגנטיקה היא הבקרה על DNA, ממשיך מה-טוב להסביר, כלומר, מערכת בקרה (מעין "סדרנים"). כך למשל צפרדע, שמתחילה את חייה בתור ראשן. הראשן והצפרדע שונים זה מזה, אך הם אותו יצור - יש להם את אותו DNA. כיצד ייתכן כי מאותו DNA נוצרים שני יצורים כל כך שונים? כאן נכנסת לתמונה האפיגנטיקה. מתי באים לידי ביטוי גנים מסוימים, ומתי לא. יש מגוון מנגנונים שיושבים על ה-DNA שמחליטים באילו גנים להשתמש ובאילו לא. "זה אומר שצריך להסתכל גם על אפיגנטיקה, כי יש מצב שלבני אדם, לשימפנזים ולניאנדרתליים יש את אותם גנים, אבל עם 'סדרן' אחר".
יואב מה טובצילום: קריסטל ווייטמשמעות הדבר היא שאם נוציא DNA מניאנדרתלים או מבני אדם קדומים אחרים, צריך לא רק את ה-DNA שלהם, אלא גם למצוא את ה"סדרנים". חוקרים מהאוניברסיטה העברית פיתחו בעבר שיטה כדי להבין איפה ה"סדרנים" האלה היו.
"אפיגנטיקה היא דבר תלוי רקמה", מסביר מה-טוב, "בכל תא ותא בגוף יש את אותו DNA, אבל אותם גנים שחשובים למוח, אינם אותם גנים שחשובים לעצמות. האפיגנטיקה מאפשרת מצב שגן שפועל בעצמות - לא יפעל במוח, ולהיפך. למה זה משמעותי? כי כל מה שיש לנו מניאנדרתלים זה רק עצמות, ואם אני רוצה ללמוד על האפיגנטיקה של המוח שלהם, אני חייב שרידים של המוח שלהם. הבעיה היא שאף מוח של ניאנדרתלים לא שרד".
מה-טוב אומר כי אם מעניין אותנו לראות מה הפך אותנו, בני האדם, לחכמים כל כך, יש לחקור מוח עתיק. "במחקר הזה, בפעם הראשונה, יצרנו דרך שתאפשר לראות מה קורה במוח גם בלי שיש לנו מוח של בני אדם עתיקים, אלא רק עצמות. אנו עושים שם השוואה בין מספר קבוצות של בני אדם ושימפנזים, וכתוצאה מזה אפשר ללמוד איך נראית מתילציית DNA במוח של יצורים שלא קיימים היום, שאין לנו שרידי מוח שלהם, ואיזו מערכת בקרה הייתה שם. כך אפשר להשוות איפה הם דומים לנו, ואיפה הם שונים משימפנזים, למשל".
3 צפייה בגלריה
ההבדלים הכי גדולים שנמצאו בין בני האדם לבין השימפנזים, היו בגנים שקשורים בהתפתחות המוח
(צילום: Shutterstock)
באופן לא מפתיע, ההבדלים הכי גדולים שנמצאו בין בני האדם לבין השימפנזים, היו בגנים שקשורים בהתפתחות המוח (ההתפתחות העוברית). מה-טוב אומר ש"נמצאו הבדלים בגנים שאנו יודעים שמוטציות בהם יכולות לגרום לפיגור שכלי, מה שאומר שהגנים האלה אולי קשורים איכשהו לאינטליגנציה או ליכולות קוגניטיביות".
הכי מעניין, אומר מה-טוב, זה שנמצאו הבדלים בקבוצה של גנים שנקראת NBPF. "אנחנו יודעים שהגנים האלה קשורים לשינויים האבולוציוניים במוח, והם בעיקר מקושרים לגדילה של המוח. כלומר, אני יכול להסתכל על הגנים האלה אצל בעלי חיים שונים. רואים ביניהם שינויים הדרגתיים והבדלים בין קופים שרחוקים מאוד מבני האדם, וככל שהולכים ומתקרבים לאדם, רואים שינויים שהולכים ומצטברים, ושהם בקורלציה עם גודל המוח". יש קשר בין גודל המוח של האדם לבין מספר השינויים בגנים האלה. מדובר בגנים שקשורים להתפתחות המוח, יש ממצאים שמקשרים בינם לבין גודל המוח, ליכולות קוגניטיביות ואפילו לאוטיזם ולסכיזופרניה.
"זה מאוד יוצא דופן, מוזר ומגניב", מסכם מה-טוב, "וזה רק השלב הראשון של המחקר. את השיטה הזאת אפשר 'לנצל' עכשיו כדי לבדוק הרבה דברים. אפשר לבדוק איך עור של בני אדם שונה מעור של שימפנזים, הלב, ובעצם אין לזה גבול".
