קבוצה של חוקרים זיהתה גן הקשור ליכולתם של בעלי חיים בעלי דם קר להצמיח מחדש גפיים
מדוע קרפדות וטריטוני הפסים יכולים להצמיח מחדש איברים, אך אנו לא? מחקר גנטי חדש עשוי לטמון בחובו את התשובה לשאלה אבולוציונית זו.
על ידי מניפולציה בגנים של ראשני צפרדעים משובצות אפריקאיות, קבוצת חוקרים מצאה כי היכולת לחדש את הגפיים, תכונה שיש לבעלי חיים רבים בעלי דם קר, מבוססת על אם בעל חיים נושא גן מסוים או לא. תוצאות המחקר שלהם מוצגות השבוע בכתב העת Cell Reports.
הצוות כינה את הגן הזה בשם c-Answer (קיצור לבעלי חיים בעלי דם קר ורצפטור פציעות ספציפי). הם חושבים שבעלי חיים בעלי דם חם איבדו את הגן הזה כשהם התפתחו מדם קר לדם חם. היעלמות הגן בבעלי חיים בעלי דם חם כנראה גרמה לשינויים במראה הקשור לגודל הראש, גודל המוח ואובדן היכולת לחדש איברים ברמה שבעלי חיים בעלי דם קר יכולים, אומרת הכימאית והחוקרת הראשית דריה קורוטקובה ממכון שמיאקין-אוביצ'ניקוב לכימיה ביו-אורגנית.
לצורך ביצוע המחקר, קורוטקובה ועמיתיה החוקרים כיבו או שיפרו את תפקוד הגן c-Answer בשתי קבוצות ראשנים, והביטו במה שקרה כשעשו זאת. עם שיפור הגן, ראשנים אלה היו בעלי צמיחה מוחית ועיניים גדולות יותר מאשר ראשנים רגילים, וכמובן, הם עדיין יכלו לחדש את איבריהם, אפילו בתקופת התפתחות המכונה "התקופה המפרכת" כאשר הם בדרך כלל לא יכולים לעשות זאת. עם זאת, בקבוצה שבה חל כיבוי הגן, הראשנים לא יכלו עוד לחדש את הגפיים שלהם והיה להם מוח קטן יותר.
מציאת c-Answer לא הייתה מזל ארעי: קורוטקובה וצוותה השתמשו באלגוריתם ממוחשב כדי להבין אילו גנים אחראים להתחדשות בגנום של מספר דגים, דו חיים וזוחלים. אחר כך הם חיפשו קטעי DNA דומים במינים בעלי דם חם כמו פלטיפוס, שד טזמני, בני אדם, עכבר וחזיר ים. לבסוף, הם בחרו באחד הגנים החסרים מבעלי החיים עם הדם החם המקודד לחלבון שקשור לריפוי, והשתמשו בטכניקת עריכת הגנים CRISPR כדי לשפר או למחוק את הגנים בראשנים.
לבעלי חיים בעלי דם חם – ציפורים ויונקים – אין כלל את הגן c-Answer. זה עשוי להסביר מדוע איננו יכולים פשוט לגדל מחדש איבר כרצוננו כמו בני דודינו הרחוקים בעלי דם קר. החוקרים חושבים שחלק מהגנים האחרים שאיבדנו כשהתפתחנו לבעלי חיים בעלי דם חם קשורים גם הם להתחדשות.
אבל מה בדיוק כל זה אומר מבחינת ההיסטוריה של האבולוציה? יש עוד הרבה מה ללמוד בנושא. "לא היה צפוי שהיעלמות של גן אחד עלולה לגרום לשינויים כה דרמטיים בתפקוד הגוף", אומר קורוטקובה. בשלב הבא, היא אומרת, היא ועמיתיה רוצים ללמוד את הגן ואת החלבונים שהוא מקשר יותר לעומק, ולבחון עוד יותר מה הוא עושה למוח.
אמנם לעבודת המחקר הזו אין השפעה ישירה על בריאות האדם כיום, אך שיטת החיפוש עשויה לעזור לחוקרים אחרים להבין טוב יותר את ההתפתחות האנושית. החוקרים כותבים כי "פיתחנו אלגוריתם ותוכנת מחשב לחיפוש שיטתי אחר גנים שאבדו בשלב מסוים של התפתחות." גילוי ה-c-Answer מראה ששיטה זו יכולה לעבוד. עכשיו זה רק עניין של להשתמש בו כדי להביט בהיסטוריה האבולוציונית שלנו.