הקדמה

הדנ“א שלנו הוא כמו יומן ארוך של היסטוריה אנושית, שמועבר הלאה מדור לדור. היומן הזה מכיל הרבה סיפורים מרתקים של האבות הקדומים שלנו, כשכל דור מוסיף את התרומה הקטנה שלו. באמצעות מתמטיקה, ססטיסטיקה ומחשבים, מדענים יכולים לחשוף את הסיפורים האלה ולהבין פיסות שונות בדנ”א שלנו. אלה יכולים להיות סיפורים על האבות הקדמונים של ההומו ספיאנס שחיו לפני מאות אלפי שנים, או שהם יכולים להיות על האבות הקדמונים שלנו במשך אלפי השנים האחרונות.

בואו נתחיל במקום שממנו מולקולות הדנ“א שלנו מגיעות. כל אחד מאיתנו ירש שילוב ייחודי של דנ”א מההורים שלנו. זו הסיבה לכך שאנו נראים שונים מהאחים שלנו, חוץ מאשר במקרה של תאומים זהים, שהדנ“א שלהם זהה. כל פיסת דנ”א יכולה להיות מאותרת לאחד מארבעת הסבים שלנו, ומאחר שלכולם היו אבות קדומים שונים בעצמם, כל פיסת דנ“א מספרת חלק מעט שונה מהסיפור של העבר.

פיסות דנ”א הועברו הלאה דרך האבות הקדמונים שלנו במשך אלפי שנים. בואו נדמיין שאנו מסתכלים אחורה בזמן כדי לאתר את קווי התורשה עבור כל פיסה (קווים אדומים וכחולים באיור 1A). כאשר שני אנשים חולקים אב קדמון, קווי התורשה שלהם נפגשים. עבור אנשים שקשורים זה לזה באופן קרוב (כמו בני דודים), קווי התורשה האלה יכולים להיפגש בזמן קרוב מאוד, אולם עבור אנשים שאינם קרובים, קווי התורשה יכולים להיפגש בזמן הרבה יותר רחוק בעבר. קווי תורשה יוצרים עץ דנ“א משפחתי ומראים כיצד אנשים קשורים זה לזה. כל פיסת דנ”א מוּרֶשֶׁת דרך אבות קדמונים אחרים, ולכן עץ הדנ“א המשפחתי יכול להיות שונה עבור פיסות שונות (איור 1B). אותם שני אנשים יכולים להיות קרובים בחלק מעצי הדנ”א המשפחתי ורחוקים באחרים. למעשה, עבור חלק מהפיסות, האב הקדמון הגנטי הקרוב ביותר שלכם ושל בני הדודים שלכם יכול להגיע מיליוני שנים אחורה, ואפילו לתחילת עידן הקופים דמויי-אדם.

מדענים פענחו דרכים לבנות את עצי הדנ”א המשפחתיים על ידי התבוננות בהבדלים קטנים בדנ“א בין אנשים שחיים היום [2, 1]. באופן טיפוסי, ככל ששני אנשים חולקים אבות קדמונים יותר, כך ההבדלים הגנטיים בין שני האנשים האלה יהיו גדולים יותר.

במאמר הזה נספר לכם שלושה סיפורים שמכילים את עצי הדנ”א המשפחתיים האלה. הסיפור הראשון הוא על האופן שבו אנו חושפים את העבר הרחוק, כולל מתי האבות הקדמונים שלנו התיישבו באזורים שונים בעולם. הסיפור השני מתבונן בהיסטוריה הקרובה שלנו, ומה שאנו יכולים ללמוד מהדנ“א של אנשים שחיים היום באותה המדינה. הסיפור השלישי הוא על האופן שבו קבוצות אנשים נעו והתמזגו, וכיצד כולנו למעשה תערובת של אוכלוסיות קדומות רבות.

חשיפת העבר הרחוק דרך עצי דנ”א משפחתיים

רישומים כתובים נעים אחורה רק כמה אלפי שנים. הם לא יכולים לספר סיפורים קדומים מאוד, אולם באופן מדהים הדנ“א שלנו יכול. כדי להבין כיצד מדענים קוראים את הסיפורים מהדנ”א, בואו נחשוב עליכם ועל חבר שלכם. אם אתם והחבר נמצאים בחדר קטן עם עוד כמה אנשים, אתם תמצאו את חברכם בקלות. אם אתם נמצאים בחדר גדול יותר עם מאות רבות של אנשים, עשוי להיות הרבה יותר קשה למצוא את חברכם. אנו יכולים לחשוב על האבות הקדמונים שלנו באמצעות היגיון דומה. בכל זמן בעבר שלנו, אם היו רק מעט אנשים שחיו, או אם האבות הקדמונים שלכם חיו באותו אזור גיאוגרפי, אז הסיכוי שאתם חולקים אב קדמון עם חברכם באותו הזמן בעבר הוא גדול. מצד שני, אם מספר בני האדם שחיו באותו הזמן היה גדול, או אם האבות הקדמונים שלכם חיו רחוק זה מזה, הסיכוי של חלוקת אב קדמון באותו הזמן יהיה קטן.

התדירות שבה אתם וחברכם חולקים אב קדמון בזמנים שונים בעץ הדנ“א המשפחתי יכולה להגיד לכם אם האבות הקדמונים שלכם חיו זה ליד זה, כיצד הם זזו, וכמה בני אדם אחרים אכלסו את העולם באותה התקופה.

כיום, כמעט שמונה מיליארד בני אדם חיים על כדור הארץ, ומפוזרים בכל רחבי היבשות. עד יחסית לאחרונה, בני אדם היו מין הרבה יותר נדיר, ולפני 200,000 שנים בני אדם חיו בעיקר ביבשת אפריקה. עצי דנ”א משפחתיים מצביעים על כך שמספר קטן יחסית של אנשים היגרו מחוץ לאפריקה והתיישבו במקומות אחרים בעולם. באותו הזמן, חלק מהקרובים הרחוקים שלנו, שהמפורסמים ביותר מביניהם הם הניאנדרתלים, כבר חיו באירופה ובאסיה. במשך זמן רב, לא ידענו כיצד אנשים ניאנדרתלים היו קשורים אלינו. רק כאשר מדענים השוו את הדנ“א שלהם עם שלנו, והשתמשו ברעיון של עצי דנ”א משפחתיים, הם גילו שבני אדם שהיגרו מחוץ לאפריקה התערבבו עם ניאנדרתלים [3].

היסטוריה של אומה כתובה בדנ“א

הדנ”א שלנו גם יכול לספר לנו על העבר הקרוב יותר. אם נתמקד בפיסות האחרונות של עצי הדנ“א המשפחתיים שלנו, אנו יכולים ללמוד על ההיסטוריה של האבות הקדמונים שלנו – מתי, היכן ועם מי אנשים רגילים חיו וזזו במרחב. כאשר אנשים שחיים באזור ממוקד מולידים ילדים במשך דורות רבים, הצאצאים שלהם יחלקו אבות קדמונים בעבר הקרוב יותר מאשר אנשים ממקומות אחרים. זה מופיע כהבדלים קטנים באופן שבו פיסות הדנ”אנחלקות בין אנשים שהאבות הקדמונים שלהם חיו במקומות שונים.

ידענו במשך זמן מה שהבדלים אזוריים כאלה הגיעו בסקאלה עולמית במשך הרבה מאות דורות (אלפי שנים רבות). לדוגמה, שני אנשי האן סיניים נוטים להיות עם דנ“א דומה יותר מאשר איש האן סיני ואדם אירי, מאחר שבסך הכול קווי התורשה של אנשי ההאן הסיניים נוטים להתמזג בזמן קרוב יותר מאשר עם אדם בריטי בעצי הדנ”א המשפחתיים. אתם עשויים לתהות אם ההבדלים האזוריים האלה מתרחשים בסקאלה הרבה יותר קטנה, כמו למשל בתוך מדינות. הדנ“א בקרב קבוצת אנשים שחולקים הרבה אבות קדומים נוטה להיות דומה ביותר: לדוגמה, אם אב קדמון משותף חי בסביבות הזמן של ג’ינגיס חאן (לפני כ-800 שנים), אנו מצפים לפחות ממיליון מיקומי דנ”א להיות שונים!

כאשר מדענים הסתכלו על דנ“א של אנשים שחיים באיים הבריטיים היום [4], הם מצאו הבדלים בדנ”א בין קבוצות אנשים שחיו במרחקים קרובים. הם יכולים לראות, לדוגמה, את קו הגבול בין קורנוול לבין דבון (שני אזורים באנגליה) מאחר שאפשר להבחין בין הדנ“א של אנשים שהסבים שלהם נולדו בכל אזור. משמעות הדבר היא שהאבות הקדמונים של אנשים בדבון נטו להוליד ילדים עם אנשים אחרים מדבון, יותר מאשר עם אנשים מקורניש, ממש מעבר לנהר תמר (איור 2). ישנם אזורים רבים אחרים שמפגינים בידוד יחסי, כמו למשל צפון ודרום וויילס, מערב יורקשייר, ומקומות מבודדים גיאוגרפית, כמו למשל איי אורקני. באופן מעניין, התבניות האלה משקפות אירועים מסוימים בהיסטוריה, כמו למשל אזורים של התיישבויות שונות של בריטים וסאקסונים בסביבות 600 אחרי הספירה. אנו יודעים שהבדלים אזוריים קטנים כמו אלה אינם ייחודיים לבריטניה, מאחר שנמצאו הרבה אזורים כאלה במקומות רבים אחרים בעולם, כמו למשל ביפן, באירלנד, באיטליה, בפינלנד וביפן, שכל אחד מספר סיפור ייחודי.

קנקן ההמסה של ההגירה האנושית

על ידי התבוננות בדנ“א אנו יודעים שמאפיינים גיאוגרפיים, כמו למשל ימים או הרים, יכולים להוות מחסומים לאנשים שנפגשים להוליד ילדים יחד – אולם, לא תמיד. ישנן דוגמאות רבות בהיסטוריה האנושית של קבוצות של אנשים שזזו, לעיתים לרוחב אוקיינוס גדול והרים ענקיים, והולידו ילדים עם אנשים אחרים שהם פגשו. אנו יכולים לראות זאת בדנ”א של אנשים שחיים היום.

דוגמה אחת ברורה לכך היא באיבּריה (שנכללת בספרד של היום). אנו יודעים מההיסטוריה שהייתה הגירה גדולה של אנשים מצפון אפריקה לאיבריה במהלך הזמן של האימפריה המוסלמית (בסביבות 700 עד 1200 לספירה). כאשר מדענים השוו את הדנ“א של אנשים ספרדים היום עם הדנ”א של אנשים ממקומות אחרים באירופה ובצפון אפריקה, הם יכלו לראות שמהגרים מצפון אפריקה ככל הנראה הולידו ילדים עם המקומיים [5]. הסיבה לכך היא שעבור חלק מפיסות הדנ“א, קווי התורשה של אדם ספרדי מתמזגים בעתיד הקרוב יותר עם אדם מודרני מצפון אפריקה (בדרך כלל מצפון מרוקו), אולם פיסות אחרות מתמזגות קודם כל עם אדם מאירופה (בדרך כלל מצרפת).

הדנ”א של אנשים מודרניים יכול גם לומר לנו מתי ככל הנראה התרחשו התערבבויות של אוכלוסיות אנושיות היסטוריות. במשך דורות רבים, פיסות הדנ“א שעברו בתורשה מכל אחד מהאבות הקדמונים המקוריים, מתערבבות בין הצאצאים לפיסות קטנות יותר ויותר. אנו יכולים להשתמש בערבוב הזה כמו שעון גנטי, כדי לספור כמה דורות עברו מאז הערבוב המקורי [6] (איור 3). במקרה של איבריה, דנ”א גילה שמרבית הערבוב התרחש כנראה בין השנים 860 ל-1120 אחרי הספירה, והתחיל כמה דורות אחרי ההגירה המקורית מצפון אפריקה [5].

מסקנות

הדנ”א שלנו מכיל סיפורים מהעבר הקדום, הרבה לפני שהיו רישומים כתובים. הסיפורים האלה מוסיפים לממצאים ארכיאולוגיים על ידי כך שהם מגלים לנו דברים כמו כמה אנשים ככל הנראה חיו בעבר הרחוק, ומתי קבוצות אנשים שונות ככל הנראה באו במגע זו עם זו. דנ“א גם יכול להוסיף ממד אחר לספרי ההיסטוריה שלנו, על ידי כך שהוא מספר לנו על אירועים שעיצבו את החיים של אנשים רגילים, ולא רק אירועים שקרו לאנשים השליטים.

למידה על ההיסטוריה המשותפת שלנו היא מעניינת בפני עצמה, אולם חקירת הבדלים קטנים בדנ”א (והמקורות שלהם) בין אנשים היא מהותית גם להבנת בריאות אנושית. מדענים עסוקים בחקירת דנ“א במטרה להבין טוב יותר את התהליכים ששומרים עלינו בריאים או שגורמים לנו לחלות, וכדי לגלות טיפולים חדשים שיאפשרו לנו להרגיש טוב יותר [7]. על ידי פענוח הקוד הגנטי של אנשים שחיים היום – עם סיוע של מתמטיקה, סטטיסטיקה ומחשבים – אנו יכולים גם לחשוף את ההיסטוריה של העבר שלנו, וגם לשפר את בריאותנו בעתיד.

מילון מונחים

דנ”א (DNA): ↑ מולקולה שמאחסנת את ההוראות לאופן שבו הגוף שלנו עובד. היא מועברת מהורים לילדיהם, ולעיתים עוברת מוטציות שגורמות לשינויים קטנים בדנ“א של אנשים שחיים היום. שמה המלא הוא חומצה דאוקסיריבונוקלאית.

הומו ספיאנס (Homo Sapiens): ↑ השם של מין האדם היחיד שנותר, שאליו אנו שייכים.

מולקולות (Molecules): ↑ אלה אבני בניין כימיות של גופנו, ושל הרבה מעולם החי. הן מורכבות מהרבה חלקיקים זעירים שנקראים אטומים, שנדבקים יחד חזק מאוד.

קווי תורשה (Ancestral Lines): ↑ קווי תורשה מתארים מאלו אבות קדמונים ירשנו את הדנ”א שלנו (לדוגמה, דרך אימא – סבא – סבתא רבה, וכן הלאה). אנו יורשים הרבה פיסות דנ“א, שכל אחת מהן יוצרת קו תורשתי אחר. באופן מעניין, רק חלק קטן מהאבות הקדמונים שלנו העבירו את הדנ”א אליכם, במקרה. הסיבה לכך היא שהורה יכול להעביר רק מחצית מהדנ“א שלו לכל ילד, ולכן במשך הרבה דורות של חציה חציה, ועוד חציה, בסופו של דבר לא כל הצאצאים שלהם יקבלו פיסה מהדנ”א שלהם.

עץ דנ“א משפחתי (DNA Family Tree): ↑ מתאר את האופן שבו קווי תורשה של אנשים שונים נפגשים בעבר, ויכול לומר לנו כיצד אנו קרובים זה לזה על פני אלפי שנים.

ניאנדרתל (Neanderthal): ↑ קרוב משפחה רחוק של הומו ספיאנס, שחי ברחבי אירופה ואסיה הרבה לפני ההומו ספיאנס. כאשר הומו ספיאנס התחילו לאכלס את אירופה ואסיה (כשהיגרו מאפריקה), הם התערבבו עם ניאנדרתלים, כך שמרבית האנשים עם שושלת לא אפריקאית נושאים כמויות קטנות של דנ”א ניאנדרתלי. ניאנדרתלים נכחדו לפני כ-40,000 שנים.

ג’ינגיס חאן (Genghis Khan): ↑ מנהיג צבאי שכבש ושלט באזור גדול בעולם שידוע כ“אימפריה המונגולית”. האימפריה התחילה בסביבות שנות 1200 אחרי הספירה, והתקיימה במשך 200 שנים. בחלק מהזמן היא כיסתה אזור גדול שהגיע פחות או יותר מאזורים במזרח אירופה ועד לחלקים המזרחיים ביותר בסין.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.

תודות

LS ו-CB רוצים להודות למייגן (ולסיימון) מייארס על משוב מועיל ביותר. LS מודה ל-Wellcome Trust על המימון.