חדשות

מחקר באוניברסיטת תל אביב מציג שלושה חוקים להורשה בין דורית

האם מידע שהורים לומדים יכול לעבור בתורשה לצאצאים? מחקר בהובלת פרופ' עודד רכבי מהמחלקה לנוירו-ביולוגיה באוניברסיטת תל אביב ניסה לתת על כך תשובה

אב ובנו. צילום אלוסטרציה

צוות חוקרים, בראשות פרופ' עודד רכבי מהמחלקה לנוירו-ביולוגיה בפקולטה למדעי החיים ובית הספר למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב, הצביע על שלושה חוקים המכתיבים להערכתו הורשה אפיגנטית בין דורית שלא דרך שינויים ברצף הדנ"א. דו"ח המחקר פורסם השבוע ב- Cell. המחברת הראשונה של הדו"ח כי תלמידת המחקר ד"ר לאה חורי-זאבי. המחקר נעשה על מודל של תולעת C.Elegance ועדיין לא ברור אם לממצאים יש השלכות גם לבני אדם.

פרופ' רכבי וד"ר חורי-זאבי הסבירו: "רוב החוויות שנצבור במהלך החיים לא יועברו לצאצאים שלנו. לדוגמה: אימון בחדר כושר היום לא יגרום לילדינו להיות חזקים יותר. עם זאת, בשנים האחרונות מחקרים בתולעים שעסקו בהורשה אפיגנטית מאתגרים את התפיסה שלנו לגבי גבולות התורשה והאבולוציה ומראים שיש תכונות נרכשות שכן עוברות בתורשה".

לדברי פרופ' רכבי, "הורשה אפיגנטית של תגובות סביבתיות מתרחשת בנפרד משינויים ברצפי הדנ"א ועל ידי מולקולות מורשות אחרות. באורגניזמים רבים, בתגובה לשינוי בסביבה. במצב של עקה (Stress), מולקולות רנ"א קטנות (small RNA) משתיקות או חוסמות ביטויים של גנים מסוימים. מחקרים שנערכו בשנים האחרונות בעזרת תולעי C.elegans, חיות המודל למחקרים אלה, הראו שמולקולות הרנ"א הקטנות יכולות לעבור לדורות הבאים ולהעביר תכונות מדור לדור".

בעבר נתגלה בעבודה במעבדתו של פרופ' רכבי שתולעים מורישות לצאצאיהן מולקולות רנ"א קטנות המכילות מידע שמקורה בסביבה הורית כמו מצב תזונתי, הידבקות בנגיפים ואפילו פעילות מוחית של ההורים ובכך תורמות להישרדות הדורות הבאים. במחקר הנוכחי ניסה הצוות להבין האם יש חוקים להורשה האפיגנטית של הרנ"א הקטנים לאורך הדורות או שמדובר בהורשה פאסיבית ואקראית.

פרופ' רכבי: "חיית המודל המועדפת למחקר אפיגנטי בין דורי היא כאמור התולעת C.elegans כי זמן הדור שלה הוא שלושה ימים וחצי, כך שאפשר לחקור הרבה דורות בזמן קצר. כל תולעת כזאת מולידה מאות צאצאים, מה שמקנה לה עוצמה סטטיסטית. אפשר לשלוט בצורה מושלמת בחשיפה הסביבתית ובנוסף, התולעת מפרה את עצמה ולכן גם ההבדלים הגנטיים שבדנ״א מנוטרלים כמעט לחלוטין".

ד"ר חורי-זאבי: "במעבדות רבות הבחינו בכך שהורשה אפיגנטית של רנ"א קטנים נמשכת ברוב התולעים כשלושה עד חמישה דורות. במחקר קודם אצלנו נחשף המנגנון השולט במשך ההורשה. למעשה, הוכח שההורשה הזאת היא תהליך מבוקר. אך גם לאחר חשיפה זו, נותרה השאלה מדוע חלק מהתולעים יורשות את התגובות המורשות בצורה חזקה, בעוד אחרות לא ירשו את האפקט האפיגנטי כלל וזאת על אף שכל הצאצאים כמעט זהים מבחינה גנטית.

"למרות שההורשה החלקית הזאת היתה ידועה, אופן החלוקה של החומר האפיגנטי באוכלוסיית הצאצאים נשאר מסתורי לחלוטין. אנחנו רצינו לדעת אם יש  דפוס הורשה כלשהו המסביר ומנבא מי יירש את התכונות האפיגנטיות ולכמה זמן".

לצורך המחקר והניסוי השתמשו החוקרים בתולעת מהונדסת גנטית הנושאת גן המייצר חלבון פלואורסצנטי שגורם לתולעת לזהור תחת אור פלואורסצנטי. החוקרים הפעילו תגובת השתקה מורשת על ידי מולקולות רנ"א קטנות כנגד הגן הפלואורסצנטי ובחנו אילו צאצאים ירשו את תגובת ההשתקה והפסיקו לזהור ואילו מהצאצאים "שכחו" את התגובה ההורית וחזרו לבטא את הגן לאחר מספר דורות. על התהליך הזה חזר הצוות כמה פעמים בניסיון להבין את החוקיות שמאחורי האפקט האפיגנטי.

נתגלו שלושה דפוסי הורשה

פרופ' רכבי: "לאה חורי-זאבי בדקה עשרות שושלות של תולעים ובסך הכל יותר מ-20 אלף תולעים בודדות. אבל החלק המאתגר באמת בעבודה זאת היה פענוח דפוסי ההורשה השונים וההבנה מה עומד מאחוריהם. נתגלו שלושה חוקים או דפוסי הורשה, בעזרתם ניתן להסביר ואפילו לחזות מי ירש את המידע האפיגנטי".

החוק הראשון קובע: ההורשה אחידה בין תולעים שהגיעו מאותה אם, כלומר מאותה שושלת. "הופתענו לגלות שההבדלים בהורשה שנצפו עד כה במחקרים הקודמים למעשה 'מוסכו' על ידי בחינה של אוכלוסיות של תולעים במקום בחינה של שושלות מובחנות".

החוק השני: ההורשה שונה מאוד בין תולעים המגיעות מאמהות שונות, למרות שלכאורה גם הן אמורות להיות זהות ביניהן, כי התולעת הרי מפרה את עצמה. "אפיינו את המנגנון המייצר את ההבדל בין אמהות זהות מבחינה גנטית ומצאנו שהבדלים בין צאצאים שונים נובעים מ'מצבים פנימיים' שונים של אמהות שונות אך זהות גנטית מאמצות באקראי. המצב הפנימי של האם, מידת הפעילות של מנגנון ההורשה אצל כל אחת ואחת מהאמהות הוא שקובע את משך ההורשה ומכאן גם את גורל הדורות הבאים".

החוק השלישי: ככל שהורשה אפיגנטית נמשכת דורות רבים יותר בשושלת מסוימת, כך גדל הסיכוי שתמשיך גם לדור הבא במעין מומנטום בין דורי, כמו "חוק היד החמה" בכדורסל.

פרופ' רכבי: "עדיין לא ידוע אם הורשה אפיגנטית בין דורית מתקיימת גם בבני אדם. אנחנו מקווים שהמנגנון שגילינו קיים גם באורגניזמים האחרים, אבל נצטרך לחכות בסבלנות. המחקר הגנטי התחיל ממחקריו של הנזיר גרגור מנדל באפונה. היום אנחנו משתמשים בחוקי מנדל ההיסטוריים כדי לנבא אם לילדינו יהיה שיער חלק או מתולתל.

"הרעיון  לפיו תכונות נרכשות עוברות בירושה הוא רעיון עתיק כשם שהוא שערורייתי. הוא עוד מלפני דארווין ולאמארק. היוונים התווכחו עליו. הוא איננו עולה בקנה אחד עם הורשה גנטית על פי דנ"א", הוסיף פרופ' רכבי. "התולעים שינו את הכללים בכך שהן הראו לנו שיש הורשה מחוץ לרצף הגנטי, הורשה של רנ״א קטנים, בעזרתה ההורים מכינים את הצאצאים לקשיים שאליהם נחשפו.

"לסיכום, ממחקר למחקר אנחנו שופכים אור על המנגנונים המולקולריים ועל הדינמיקה המסתורית של ההורשה האפיגנטית. המחקר הנוכחי מספק שלושה חוקים ועושה מעין סדר בכאוס".

נושאים קשורים:  תורשה,  RNA,  דנא,  פרופ' עודד רכבי,  ד"ר לאה חורי-זאבי,  אוניברסיטת תל אביב,  גנטיקה
תגובות