הממותות שחזרו מהכפור

כמה רחוק אנחנו יכולים להגיע בחקירות הגנטיות של העבר? בשנים האחרונות הצליחו חוקרים להפיק DNA ממאובנים בני עשרות אלפי ואפילו מאות אלפי שנים, וכך לשחזר את חייהם של קרובינו, האדם הניאנדרטלי והאדם הדניסובי, ללמוד על תכונותיו של חתול שֶׁנְחַרְבִּי ולעקוב אחרי הנדודים של המסטודונים. אך ככל שמדובר על תקופות קדומות יותר, כך קשה יותר להשיג DNA שהשתמר מספיק כדי להפיק ממנו מידע שימושי. DNA מורכב מרצף של בסיסים, והרצף הזה – סדר הבסיסים לאורך השרשרת – הוא זה שנושא את המידע הגנטי. כמו כל מולקולה, גם הוא מתפרק עם הזמן, הקשרים בין הבסיסים נפרמים והשרשראות הארוכות מתקצרות. בשלב מסוים הרצפים הנותרים קצרים מדי, ואי אפשר ללמוד מהם על הרצף המקורי.

עד עכשיו, שיאני ה-DNA העתיק היו חוקרים מדנמרק, שב-2013 הצליחו להפיק DNA מעצם של סוס בן כ-700 אלף שנה, ולקבוע את הרצף שלו. השיא הזה נשבר כעת כשצוות בינלאומי של חוקרים דיווח במחקר חדש על הפקת DNA משיניים של שלוש ממותות, שתיים מהן בנות יותר ממיליון שנה. כמו רגל הסוס במחקר הדני, גם שיני הממותות נמצאו קבורות בקפאת עד (פרמה-פרוסט, permafrost) – אדמה קפואה באופן קבוע, ששימרה את המאובנים במצב טוב במיוחד. מעבר להישג הטכנולוגי, החוקרים גילו פרטים רבים שלא היו ידועים עד כה על האבולוציה של מיני הממותות השונים.

עתיק יותר מבני האדם ומהניאנדרטלים

החומר הגנטי הופק משיניים טוחנות של שלוש ממותות שנמצאו באדמה הקפואה בצפון-מזרח סיביר. בשנים האחרונות, בעקבות שינוי האקלים, יותר ויותר אזורים של קפאת עד מתחילים להפשיר, וחושפים את המאובנים שהסתתרו בהם. החוקרים השתמשו בטכנולוגיות חדשות כדי לשחזר את הרצף המקורי מהרצפים הקצרים יותר שנמצאו, ונעזרו גם בהשוואה לרצפים הגנטיים של פילים מודרניים. ה-DNA שהפיקו היה משני מקורות: הראשון הוא ה-DNA שנמצא בגרעין התא, ואליו אנחנו מתכוונים כשאנחנו מדברים על הגנום של בעל חיים. השני הוא DNA שנמצא במיטוכונדריה, אברונים קטנטנים שאחראים על הפקת אנרגיה, ומאות מהם נמצאים בכל תא בגופנו. למיטוכונדריה יש גנום משלהם, קטן הרבה יותר, אך הוא נמצא בכל אחד מהם, ולכן יש הרבה מאוד עותקים שלו בכל תא וקל יותר להפיק אותו. החוקרים הצליחו לשחזר את הרצף השלם של ה-DNA המיטוכונדרי של כל שלוש הממותות, וחלקים ניכרים מה-DNA הגרעיני שלהן.

בנות כמה היו הממותות? החוקרים קבעו זאת גם בעזרת תיארוך של הסלעים שבהם השיניים נמצאו, וגם בעזרת המידע הגנטי עצמו: קצב המוטציות ב-DNA קבוע פחות או יותר, ונותן לנו שעון מולקולרי שבעזרתו אפשר לחשב את גיל הדגימה , באמצעות השוואה של הרצף העתיק לרצף של בעל חיים קרוב. החוקרים השתמשו לכך ב-DNA המיטוכונדרי, שממנו היו להם, כאמור, רצפים שלמים יותר.

שתי השיטות הראו שהממותה הצעירה ביותר, שכונתה צ'וקוצ'יה (Chukochya) על שם המקום שבו נמצאה, חיה לפני כ-680 אלף שנה. היא השתייכה למין ממותה צמרית (Mammuthus primigenius), והייתה בין הממותות הצמריות המוקדמות ביותר הידועות לנו. השתיים האחרות נראו כשייכות למין ממותת הערבות (Mammuthus trogontherii), המוקדם יותר. אחת מהן, אדיצ'ה (Adycha), חיה לפני כ-1.3 מיליון שנה, והשנייה, קרסטובקה (Krestovka), מוקדם עוד יותר – אולי לפני כ-1.6 מיליוני שנה, אך יכול להיות שקצת פחות.

"ה-DNA הזה עתיק בצורה מדהימה", אמר לאב דאלן (Dalén), החוקר הבכיר החתום על המחקר, בהודעה לעיתונות. "הדגימות עתיקות פי כמה אלפים מהשרידים של הוויקיניגים, ומקדימות אפילו את עצם קיומם של בני אדם ושל ניאנדרטלים".

המוציא ממותות מן הארץ. סרטון קצרצר של החוקרים שולפים חט של ממותה מאדמת סיביר (צילום: Patrícia Pečnerová):

שני מינים במקום אחד

להפתעתם של החוקרים, הם גילו ששתי הממותות המוקדמות יותר, שמבחינה חיצונית נראו כממותות הערבות, השתייכו לפי ה-DNA שלהן לשתי שושלות שונות, שנפרדו לפני כשני מיליון שנה. "זו הייתה הפתעה אמיתית. כל המחקרים הקודמים הראו שהיה רק מין אחד של ממותות בסיביר באותו זמן, שנקרא ממותת הערבות. אבל הניתוח של ה-DNA שמצאנו מראה עכשיו שהיו שתי שושלות גנטיות נפרדות", אמר טום ואן דר ואלק (van der Valk), שהוביל את המחקר. "אנחנו עדיין לא יכולים להיות בטוחים, אבל אנחנו חושבים שהן מייצגות שני מינים".

אחת השושלות, זו שמייצגת אדיצ'ה, קרובה מבחינה גנטית לצ'וקוצ'יה, הממותה הצעירה מבין השלוש, והחוקרים סבורים שמהשושלת הזו התפתחו הממותות הצמריות. לעומת זאת, השושלת שאליה השתייכה קרסטובקה קרובה יותר לממותות שנמצאו באמריקה. כשהחוקרים בחנו את ה-DNA של מין מאוחר יותר, הממותה הקולומביאנית (Mammuthus columbi) שחיה בצפון אמריקה, הם מצאו שהגנום שלה הכיל חומר גנטי מהשושלת של קרסטובקה וגם חומר גנטי של ממותה צמרית. המין הזה, כך מתברר, הוא תוצאה של הכלאה בין שני מיני הממותות, הכלאה שהתרחשה לפי חישובי החוקרים לפני כ-420 אלף שנה.

החוקרים בחנו גם את הגנים שקשורים לתכונות של הממותה הצמרית שעזרו לה להתמודד עם הקור. אלו הם גנים שמעורבים בצמיחת שיער, חישת חום, הצטברות שומן ועוד. הממצאים הראו שרוב הגנים האלו נמצאו כבר אצל אדיצ'ה, הממותה בת ה-1.3 מיליון שנה, שלא הייתה ממותה צמרית אלא ממותת ערבות, המין שהממותה הצמרית התפתחה ממנו. "היכולת לעקוב אחר שינויים גנטיים לאורך התפתחות המינים היא יוצאת דופן", אמר דיוויד דיאס-דל-מולינו (Díez-del-Molino), מהחוקרים החתומים על המאמר. "הניתוח שלנו הראה שרוב ההתאמות לקור כבר היו קיימות אצל אבותיהן של הממותות הצמריות".

החוקרים סבורים כי מהשושלת הזו התפתחו הממותות הצמריות. מראה משוער של הממותה אדיצ'ה | איור: Beth Zaiken/Centre for Palaeogenetics

שני מיליון שנה, ויותר

האם הממותות האלו מייצגות את המאובנים העתיקים ביותר שמהם אפשר להפיק DNA הנושא עדיין מידע, או שבעתיד יהיה בידינו חומר גנטי קדום אפילו יותר? החוקרים סבורים שהמחקר בתחום עוד לא אמר את המילה האחרונה, ומעריכים ש-DNA ממאובנים עתיקים נוספים ישפר את הבנתנו בכל הנוגע לאבולוציה של מינים קדומים – ממותות ובעלי חיים אחרים.

"אחת השאלות הגדולות היא עד כמה רחוק בזמן אנחנו יכולים ללכת", אמר אנדרס גותרסטרום (Götherström), אחד החוקרים החתומים על המאמר, וקבע: "עוד לא הגענו לקצה היכולת שלנו. כניחוש מושכל, נוכל לשחזר DNA בן שני מיליון שנה, ואולי להגיע אפילו ל-2.6 מיליון". מדוע דווקא כי 2.6 מיליון? כי לפני כן, הסביר גותרסטרום, פשוט לא הייתה קיימת קפאת עד, שבה יכלו להשתמר מאובנים בצורה שתאפשר הפקת DNA לאחר שנים כה רבות.