הורשה אפיגנטית
חוקרים הצליחו להראות הורשה אפיגנטית בתולעים, המאריכה את חייהן פי 1.5
במחקר שנערך באוניברסיטת תל-אביב נחשף מנגנון אפיגנטי המאפשר לתולעים להוריש "זיכרון" של רעב עד שלושה דורות קדימה – ובכך גם להאריך את חיי צאצאיהן פי 1.5. את המחקר, שהתפרסם לאחרונה בכתב העת Cell, ערכו ד"ר עודד רכבי, לאה חורי-זאבי וד"ר שרית ענוה מהמחלקה לנוירוביולוגיה בבית ספר סגול למדעי המוח של אוניברסיטת תל-אביב, ווי סיונג שו גו וגרגורי ג'יי הנון ממכון קולד ספרינג הארבור בלונג איילנד, וצסה ין קרק ואוליבר הוברט מהמרכז הרפואי באוניברסיטת קולומביה שבניו יורק.
"כבר שנים רבות ידוע שקשה מאוד להסביר תורשה של תכונות רבות על סמך גנטיקה בלבד", אומר ד"ר רכבי. "הדוגמה המפורסמת ביותר להורשה אפיגנטית בבני אדם היא הרעב בהולנד בשלהי מלחמת העולם השנייה. בניגוד למצופה – לפי הדרוויניזם הקלאסי והגנטיקה המנדלית – ילדי המורעבים ההולנדים הראו אפקטים מורשים שונים שנראו כמעין פיצוי להרעבה של הוריהם. כך, למשל, הם היו בעלי נטייה גבוהה יותר לסוכרת – זאת אף שרצף הדנ"א שלהם לא יכול היה להיות מושפע מרעב ההורים. ועדיין, לא היה ברור אם מדובר בהשפעה סביבתית על תאי המין, השפעה פסיכולוגית או תרבותית של ההורים, או אפקט אפיגנטי אמיתי".
במחקר החדש, ד"ר רכבי וצוותו הרעיבו תולעים זעירות מהמין C. elegans וזיהו שני גנים האחראים על ההורשה הבין-דורית: הגן RDE-4, שתוצרו החלבוני מייצר מולקולות רנ"א קטנות מסוג ncRNA או non-coding RNA, כלומר רנ"א שאינו מקודד יצירת חלבון; והגן HRDE-1, הנחוץ להובלת מולקולות הרנ"א הללו לתאי המין וכך גם לדורות הבאים. ה-ncRNA, שמשפיעים על ביטוי של גנים על ידי תהליך שנקרא RNA interference או RNAi, מובלים לתאי המין, מורשים פיזית מדור לדור ומבקרים ביטוי של גנים הקשורים לתזונה – אפילו שלושה דורות קדימה.
צילום: שאטרסטוק
"אנחנו, כמו חוקרים אחרים, כבר הראנו שמולקולות ncRNA מועברות מדור לדור דרך תאי המין בתולעים ובבעלי חיים אחרים", מסביר ד"ר רכבי. "לדוגמה, במאמר קודם שפרסמנו ב-Cell הראנו שהדבקת תולעת בנגיף מורישה את החיסוניות לדורות הבאים באמצעות מולקולות ncRNA המתאימות לגנום של הנגיף. אבל עד עכשיו אף אחד עוד לא הראה שמספיק לשנות את התנאים הסביבתיים של התולעת כדי לגרום להורשה שאינה תלויה בדנ"א. ומאחר שהגבלת קלוריות ככל הנראה מאריכת חיים, הנינים של התולעים המורעבות שלנו חיו חיים ארוכים פי 1.5 מתולעים רגילות – זאת אף שהן אכלו לא פחות מכל תולעת אחרת. ממש תמונת ראי של 'אבות יאכלו בוסר ושיני בנים תקהינה'".
התוצאות של המחקר מעניינות גם מבחינת ההשלכות על תפישת המנגנון שבו פועלת האבולוציה. על פי הראייה הקלאסית, השולטת כבר יותר מ-100 שנים, האבולוציה מתקדמת בעקבות צבירה של מוטציות אקראיות, שמשנות את הדנ"א שבתאי המין. מנגנון זה נקרא ״ברירה טבעית״. אבל 50 שנה לפני שדרווין פרסם את תורת האבולוציה שלו, לחוקר אחר הייתה תיאורית אבולוציה אלטרנטיבית. ז'אן בטיסט למרק (Lamarck) טען שאבולוציה מתרחשת בעזרת מנגנון אחר: הורשה של תכונות נרכשות. הדוגמה הקלאסית היא צוואר הג׳ירפה, שעל פי לאמארק מתארך לאורך השנים מכיוון שהג׳ירפה מנסה להגיע לצמרות העצים. התפישה הזו נחשבה במשך שנים ארוכות לשגויה, מכיוון שלא היה מנגנון שמסוגל להסביר איך תכונות או פעילות של הגוף יעצבו את המטען התורשתי. מנגנונים אפיגנטים כמו הורשה של רנ״א, אשר נוצרים כדי לענות לצורך של החיה, – במחקר הזה למשל, התמודדות עם רעב – יכולים להיות האמצעי שמאפשר הורשה של תכונות נרכשות כפי שחזה למרק, מכיוון שהם מורשים למשך דורות רבים.
בעתיד ד"ר רכבי מתכוון לבדוק עד לאיזה דור של תולעים אפשר להוריש את השפעות הרעב, בין אם הן חיוביות ובין אם שליליות. "גם בקרב בני אדם יש הורשה אפיגנטית, אבל ימים יגידו אם אלה אותם מנגנונים שפועלים בקרב בני אדם. אם כן, פירושו של דבר בחינה מחדש של כל מושג ההורשה. למשל, יכול להיות שאבחונים גנטיים של קבוצות סיכון למחלות שונות צריכים לכלול לא רק גנים מורשים, אלא גם מולקולות רנ"א שמתווכות RNAi. במקרה כזה מדובר יהיה בחדשות טובות, כי זה תהליך שלפחות בתיאוריה אפשר להתערב בו מבעוד מועד ולמנוע פתולוגיה".