מנגנון אבולוציוני יצירתי מבטיח שגֵן מזיק, שהורג את הנשאים שלו, יצליח בכל זאת להפיץ את עצמו באוכלוסייה
לפי תיאוריית האבולוציה על ידי ברירה טבעית, גֵנים שעוזרים לבעל החיים לשרוד ולהעמיד צאצאים יעברו הלאה לדור הבא ויתפשטו באוכלוסייה. אך מה קורה אם גֵן שאינו תורם באמת לרווחתו של היצור מצא תחבולה שתעזור לו לעבור לדור הבא ואף להפיץ את עצמו הלאה?
מחקר חדש באוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס מצא "גֵן אנוכי" כזה אצל התולעת העגולה סי אלגנס (Caenorhabditis elegans). כשהתולעת מטילה ביצים היא מציידת אותן בחלבונים החיוניים לקיומה. אך ביניהם מסתתר גם חלבון שדווקא מזיק לעובר. החלבון, שמיוצר על ידי הגֵן sup-35, הוא רעלן שיהרוג את העובר עוד לפני בקיעתו. כדי לשרוד העובר צריך לייצר בעצמו חלבון אחר, מהגֵן pha-1, שינטרל את הרעלן שהשאירה אמו בביצה.
לשם מה האם מייצרת חלבון שיהרוג את צאצאיה? המצב הזה נראה בלתי הגיוני , ואף נוגד את תיאוריית האבולוציה. אך הנושא מתבהר כשחושבים עליו לא מנקודת המבט של בעל החיים, אלא מזו של הגֵן.
שני הגנים, זה שמייצר את הרעלן וזה שמנטרל אותו, נמצאים סמוך מאוד זה לזה על אותו כרומוזום (מולקולת DNA). לכן אפשר לראות בהם אלמנט גנטי אחד, שעובר כמעט מיד במלואו מהורה לצאצא. היות שאת הרעלן מייצרת האם, הוא נמצא בכל הביצים שהיא מטילה – גם אם הצאצאים לא ירשו ממנה את האלמנט הגנטי. לעומת זאת, את החלבון הנגדי מייצר העובר עצמו, והוא מסוגל לעשות את זה רק אם האלמנט הגנטי נמצא אצלו במלואו.
כך קורה שמי שלא ירש את האלמנט הגנטי הזה ימות עוד לפני שיבקע מהביצה ולא יעביר את הגנים שלו הלאה. במקום שהתכונה של האם תעבור למחצית מצאצאיה, כמו גֵן רגיל, שני הגנים הצמודים יופיעו אצל כל הצאצאים החיים של אותה נקבה.
עדיין לא ידוע איך בדיוק נוצר האלמנט הגנטי הזה, אך ברגע שהוא הופיע הוא התפשט בוודאי במהירות רבה באוכלוסייה: כל נקבה שנשאה אותו העמידה אך ורק צאצאים שנושאים אותו גם הם. זו דוגמה לגנים "אנוכיים", שאינם תורמים דבר לבעל החיים שנושא אותם, אך נשארים באוכלוסייה משום שהם מנצלים לטובתם את מערכת ההורשה.
סי אלגנס היא חיית מודל שנחקרת במעבדות רבות ברחבי העולם כבר עשרות שנים. איך קרה שעד כה אף אחד לא הבחין בגנים האנוכיים? הסיבה היא שבזן שבו משתמשים בדרך כלל במעבדות, שני הגנים התפשטו באוכלוסייה עד כדי כך שכל התולעים נושאות אותם. לכן כל הביצים המוטלות מקבלות מהאם שלהן את הרעלן, כולן מייצרות את החלבון המנטרל, ובסופו של דבר הגנים מבטלים זה את זה.
למעשה, במשך שנים רבות סברו שהגֵן pha-1, שמייצר את החלבון המנטרל, חיוני להתפתחות עוברית, משום שחוקרים ראו שתולעים בהן הוא היה פגום לא התפתחו מעבר לשלב עוברי מוקדם. המחקר החדש מראה שהסיבה לכך היא שהרעלן הרג את העוברים הללו. ללא הרעלן, אין צורך במה שיסתור אותו.
החוקרים בחנו זן תולעים אחר, מהוואי, שאינו נושא את הגֵן לרעלן וגם לא את הגֵן שמנטרל אותו. כשהכליאו אותו עם זן התולעים הנפוץ במעבדות, ואז הכליאו שוב את התולעים שהתקבלו עם הזן מהוואי, רבים מהצאצאים מתו. כך גילו החוקרים את פעולתו של הרעלן ואת הצורך בגֵן המנטרל.
אין זו הפעם הראשונה שהמעבדה הזו מגלה אלמנט גנטי אנוכי – בעבר החוקרים גילו אלמנט דומה, גם הוא בתולעי סי אלגנס גם הוא, שעובר דווקא דרך האב. הימצאותו של אלמנט גנטי אנוכי שני אצל אותו בעל חיים מרמז שהשיטה הזו, שבה גנים "מרמים" את בעלי החיים הנושאים אותם, עשויה להיות הרבה יותר נפוצה מכפי שחשבנו.
סרטון קצרצר של Science News (באנגלית) על ממצאי המחקר:
