תַקצִיר
האם ידעתם שלמרבית האנשים יש בערך 3% של גֶּנִים ניאנדרתלים? לפני כ-40,000 שנים, בני אדם קדמונים וניאנדרתלים הולידו ילדים יחד. הערבוב בין שני המינים הוביל להחלפה של דנ“א, תהליך שביולוגים מכנים אינטרוֹגרסיה. כשהניאנדרתלים נכחדו, בני אדם יכלו להוליד ילדים רק עם בני אדם אחרים. במהלך הזמן, אחוז הדנ”א הניאנדרתלי הלך ונעלם, אולם נשאר כ-3% ממנו. הגֶּנִים הניאנדרתלים נשארו בגנומים שלנו מאחר שהם שימושיים עבורנו. גנים שבני אדם קיבלו מניאנדרתלים ממלאים תפקיד באזורים שונים בגוף, כולל במוח ובמערכת העיכול. הגנים הניאנדרתלים האלה עשויים להיות אלו שעשו בני אדם לחכמים יותר, והאיצו את ההסתגלות שלנו לדיאטות חדשות. מספר גנים ניאנדרתלים גם מעורבים במערכת החיסון ומסייעים לנו להילחם כנגד וירוסים וחיידקים מזיקים. בהסתכלות לאחור, ייתכן שזה היה טוב שהאבות הקדמונים שלנו הולידו ילדים עם ניאנדרתלים. הגנים שלהם סייעו למין שלנו לשרוד עד היום הזה.
הקדמה
כשאתם משלבים אריה עם טייגר (טיגריס), אתם תקבלו לייגר. החיה הגדולה הזו היא בדרך כלל עקרה, כלומר אינה יכולה להוליד צאצאים. במשך זמן רב, מדענים חשבו שהצאצאים משילוב בין מינים שונים – שנקראים היברידים – תמיד יהיו עקרים. אולם, מחקר מאוחר יותר חשף שחלק מההיברידים יכולים להוליד צאצאים משלהם. בשנת 1943, לדוגמה, לייגר הולידה צאצאים עם אריה בגן החיות הגרמני הלאבורן. כשההיברידים מזדווגים עם אחד ממיני ההורים שלהם, כמו למשל הלייגר והאריה בגרמניה, דנ“א יכול לזרום ממין אחד לאחר. התהליך הזה מכונה אינטרוֹגרסיה [1].
אינטרוגרסיה מסבירה מדוע בני אדם קיבלו חלק מהדנ”א הניאנדרתלי. במשך זמן רב, בני אדם חיו רק בסאוונה באפריקה. לפני כ-45,000 שנים, הם עזבו את אפריקה והיגרו לאירופה, שם הם באו במגע עם מין דמוי-אדם אחר – הניאנדרתלים (הומו ניאנדרתלנסיס). הניאנדרתלים לא נראו שונים מאוד מבני אדם. הם היו מעט יותר חסינים, היו להם ידיים ארוכות יותר, והיה להם רכס גבות מרשים מעל לעיניים (איור 1A). לחלק מבני האדם היו ילדים עם הניאנדרתלים האלה. כשילדים אלה גדלו, היו להם ילדים משלהם. וכך הלאה. הערבוב של שני מיני בני האדם הוביל לאינטרוגרסיה, החלפה של דנ“א. מאחר שבני אדם וניאנדרתלים הולידו ילדים רק מחוץ לאפריקה, אתם לא תמצאו דנ”א ניאנדרתלי כיום באנשים באפריקה. אולם בשאר העולם, לאנשים יש דנ“א ניאנדרתלי.
- איור 1 - (A) תמונה של ניאנדרתל במוזיאון להיסטוריה של הטבע בלונדון (בריטניה) (על-ידי Allan Henderson, זכויות יוצרים 2.0 Flickr).
- (B) כשבני אדם הזדווגו עם ניאנדרתלים, תוצאת ההיבריד הייתה 50% דנ”א אנושי ו-50% דנ“א ניאנדרתלי. אם להיברידים האלה היו ילדים עם בני אדם, אחוז הדנ”א הניאנדרתלי ירד ל-25%. בכל דור נוסף של הולדת ילדים עם בני אדם, אחוז הדנ“א הניאנדרתלי ירד בחצי באופן הבא: 3.125-6.25-12.5-25-50.
שילוב צבעים
אולם, מדוע למרבית בני האדם יש 3% דנ”א ניאנדרתלי? הדנ“א של ההיברידים בני אדם-ניאנדרתלים היה 50% אנושי ו-50% ניאנדרתלי. אם להיברידים האלה היו ילדים עם בני אדם, אחוז הדנ”א הניאנדרתלי היה צונח לכ-25%. הדור הבא, האחוז היה יורד שוב בחצי. בנקודה מסוימת, הניאנדרתלים נכחדו. איננו יודעים עדיין בדיוק מדוע. התוצאה של אירוע ההיכחדות הזה הייתה שבני אדם יכלו להוליד ילדים רק עם בני אדם אחרים. לא יכל להתווסף דנ“א ניאנדרתלי לגנום האנושי, ואחוז הדנ”א הניאנדרתלי ירד ל-3% שאנו רואים היום.
אתם יכולים להשוות את התרחיש הזה לערבוב של שני צבעים. בואו נאמר שאתם שופכים צבע צהוב (ניאנדרתלי) ואדום (בני אדם) בדלי גדול. התוצאה היא צבע כתום מעורבב, מה שמייצג את ההיבריד בן אדם-ניאנדרתל הראשון. כשאתם מוסיפים עוד צבע אדום, התערובת נעשית יותר ויותר אדומה עם הזמן. במילים אחרות, הדנ“א נעשה יותר ויותר אנושי ככל שהזמן עובר, כשבני אדם מולידים ילדים עם בני אדם אחרים.
אם אנו עושים את החשבון, נוכל לראות שאנו מגיעים ל-3% דנ”א ניאנדרתלי אחרי כ-5 דורות של בני אדם שמזדווגים עם בני אדם אחרים. בכל דור, אחוז הדנ“א הניאנדרתלי ירד בחצי, באופן הבא: 3.125-6.25-12.5-25-50. (איור 1B). בואו נניח שדור אחד אורך כ-25 שנים, הגיל שבו אנשים עשויים להוליד ילדים. אז, בני אדם צריכים להגיע ל-3% דנ”א ניאנדרתלי אחרי כ-125 שנים (25X5). אולם בני אדם וניאנדרתלים הזדווגו לפני יותר מ-40,000 שנים! זה הבדל גדול. אחוז הדנ“א הניאנדרתלי צריך להיות הרבה, הרבה יותר נמוך. כדי להבין מדוע לא איבדנו את כל הדנ”א הניאנדרתלי, אנו צריכים ללמוד על קונספט אחר: אינטרוגרסיה הסתגלותית.
זאבים שחורים
כדי להבין אינטרוגרסיה הסתגלותית, אנו נטייל לצפון אמריקה, שם מסתובבות להקות של זאבים. אם אתם צופים בסדרות תיעודיות על הטבע, אולי הבחנתם בכך שלזאבים האלה יש פרווה שהיא ברובה אפורה. מהיכן הגיעה פרווה כהה? המדענים שחקרו את הדנ“א של הזאבים האלה גילו שפרווה כהה נגרמה על-ידי וריאציה מסוימת של גן. באופן מפתיע, לזאבים בדרך כלל אין את הווריאציה בגן הזה. אולם לכלבים יש! ניתוח נוסף גילה שבעבר כלבים וזאבים הולידו יחד גורים. השילוב בין שני המינים האלה הוביל להחלפה של דנ”א, כולל הווריאציה הזו בגן שנתנה לזאבים פרווה כהה [2]. בגלל הצבע הכהה יותר הזה, הזאבים האלה הצליחו להסוות את עצמם טוב יותר ביער, מה שגרם להם להיות ציידים טובים יותר. תחלופת הדנ“א – או האינטרוגרסיה – סייעה לזאבים להסתגל לסביבה שלהם. זו הסיבה לכך שהתהליך הזה נקרא אינטרוגרסיה הסתגלותית. פרטים עם פרווה כהה יותר שרדו טוב יותר מאשר חבריהם האפורים, והיו להם יותר גורים. הגורים האלה נראו כמו ההורים שלהם, וגם להם הייתה פרווה כהה יותר. במהלך הזמן, הווריאציה הגנטית של פרווה כהה יותר הפכה לשכיחה באוכלוסייה (איור 2). ביולוגים אבולוציוניים אומרים שהתכונה של פרווה כהה הייתה כפופה לברירה טבעית. אם אנו חוזרים לאנלוגיה של ערבוב שני צבעים, אתם יכולים להשוות את הווריאציה הגנטית המועילה, כמו פרווה כהה, לטיפה קשה של צבע צהוב. לא משנה כמה צבע אדום תוסיפו, הטיפה הצהובה עדיין לא תתערבב, היא תמשיך לצוף סביב בתערובת האדומה.
- איור 2 - בגלל ההיברידיזציה עם כלבים, זאבים רכשו וריאציה גנטית של פרווה שחורה.
- הצבע השחור הזה גרם לזאבים להיות יותר מוסווים ביער, ולכן הפך אותם לציידים טובים יותר. הזאבים האלה היו בעלי סיכויים טובים יותר להוליד גורים. במהלך הזמן, הווריאציה הגנטית של פרווה כהה נעשתה שכיחה יותר באוכלוסייה.
גנים ניאנדרתלים מועילים
אותה אינטרוגרסיה הסתגלותית התרחשה עם דנ”א של ניאנדרתלים. חלק מהגנים התבררו כמועילים עבור בני אדם, ולא נעלמו מהדנ“א האנושי. 3% מהדנ”א הניאנדרתלי יכול להיות מושווה לכמה טיפות צהובות שצפות ברחבי הצבע האנושי האדום. אילו יכולות הסתגלות (התאמה) הגנים הניאנדרתלים האלה סיפקו לנו? מדענים מכינים קטלוג של כל הגנים המועילים שקיבלנו מהניאנדרתלים [4, 3]. בואו נתבונן בחלק מהגנים האלה. הגן מיקרוצפאלין (MCPH1), לדוגמה, מוודא שההתפתחות של המוח מתרחשת בהתאם לתוכנית. אולי הגן הניאנדרתלי הזה גרם לבני אדם להיות חכמים יותר, ומסוגלים יותר לשרוד במקומות חדשים. גנים ניאנדרתלים אחרים, כמו למשל הקולטן של חוש הריח 12D3 (OR12D3), הם חשובים לעיכול מזון. בני אדם שהגיעו לאירופה התמודדו עם סוגים שונים של מזון חדש. הגנים מהניאנדרתלים סייעו להם להסתגל במהרה לדיאטה החדשה. חלק מהגנים אולי אפילו שינו את מבנה השיניים שלנו!
כמה גנים שבני אדם קיבלו מניאנדרתלים, ככל הנראה גם ממלאים תפקיד חשוב במערכת החיסון, בהגנה עלינו מפני מחלות מסוימות. הגנים האלה מייצרים חלבונים שסוקרים את גוף האדם בחיפוש אחר חיידקים ווירוסים מזיקים. כשהם פוגשים אחד, הם תופסים אותו ומוודאים שהוא לא יעשה עוד נזק לגוף. זה דומה לשוטר שעושה סיורים ברחובות ומחפש פושעים, ואם הוא מוצא אותם הוא מכניס אותם לכלא. כשבני אדם הגיעו לאירופה, הם פגשו הרבה מחלות חדשות שלא היו קיימות באפריקה. הגוף שלהם לא הכיר את המחלות האלה, והם חלו במהרה. הניאנדרתלים, לעומת זאת, התמודדו עם המחלות האלה במשך אלפי שנים, והדנ“א שלהם הכיל את הגנים הנכונים כדי להילחם כנגד הווירוסים והחיידקים שגרמו למחלות האירופאיות האלה. כשבני אדם קיבלו דנ”א ניאנדרתלי, הם גם קיבלו גנים שנלחמים בווירוסים ובחיידקים האלה. אתם יכולים לומר שבני אדם קיבלו קבוצה של שוטרים שמכירים את הפושעים של האזור. זה הקל על תפיסת הפושעים, והכנסתם לכלא. כפי שאתם יכולים לראות מהדוגמאות האלה, הגנים הניאנדרתלים בדנ“א שלנו היו מועילים מאוד.
מסקנות
אז, אם אינכם אפריקאים, הדנ”א שלכם מכיל טיפה של גנים ניאנדרתלים. הגנים האלה נותרו בסביבה מאחר שהם ככל הנראה מועילים לאנשים, ומסייעים למין שלנו לשרוד עד היום. בהתבוננות לאחור, זה עשוי להיות טוב שלאבות הקדמונים היו ילדים עם ניאנדרתלים. ואם תחשבו על זה, ניאנדרתלים מעולם לא נכחדו לחלוטין בעצם – הם חיים בדנ“א של בני אדם מודרניים.
מילון מונחים
היבריד (Hybrid): ↑ ערבוב בין מינים שונים.
אינטרוגרסיה (Introgression): ↑ החלפת דנ”א בין מינים שונים באמצעות היברידיזציה.
ברירה טבעית (Natural Selection): ↑ תהליך האבולוציה שבּו לאורגניזמים עם תכונות מועדפות יש סיכויים טובים יותר להתרבות. בעקבות ההתרבות הזו, הם מעבירים את התכונות האלה לדור הבא. במהלך הזמן, התהליך הזה מאפשר לאורגניזמים להסתגל לסביבה שלהם.
הסתגלות (התאמה) (Adaptation): ↑ תכונה שמגדילה את יכולת ההישרדות והרבייה של פרט בהשוואה לפרטים אחרים באוכלוסייה.
הצהרת ניגוד אינטרסים
המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.
מקורות
[1] ↑ Arnold, M. L. 2006. Evolution Through Genetic Exchange. New York, NY: Oxford University Press.
[2] ↑ Anderson, T. M., vonHoldt, B. M., Candille, S. I., Musiani, M., Greco, C., Stahler, D. R. et al. 2009. Molecular and evolutionary history of melanism in North American gray wolves. Science. 323:1339–43. doi: 10.1126/science.1165448
[3] ↑ Racimo, F., Sankararaman, S., Nielsen, R., and Huerta-Sánchez, E. 2015. Evidence for archaic adaptive introgression in humans. Nat. Rev. Genet. 16:359–71. doi: 10.1038/nrg3936
[4] ↑ Dolgova, O., and Lao, O. 2018. Evolutionary and medical consequences of archaic introgression into modern human genomes. Genes. 9:358. doi: 10.3390/genes9070358