הדמיון הגנומי בין אנשים בריאים הוא גבוה. כ 99.4%-99.9% דמיון ברצף ה-DNA, כאשר עיקר השוני הוא באזורים ב-DNA שלא מאד משפיעים על הביולוגיה שלנו. השינויים המשמעותיים ב-DNA לרוב קשורים בשינויים בתוך או ליד גנים ומתורגמים להבדל בפעילות של חלבון כלשהו.
 |
הבדל בנוכחות או היעדר של גן שלם או במספר העותקים שלו בין אנשים הוא נדיר מאד ולכן מעניין לבחון את המקרים שזה בכל זאת קרה. גנים שמראים דפוס של הכפלת עותקים שלמים ושונות בין אנשים במספר העותקים מעידים על אבולוציה מהירה של אותו הגן שאולי קשורה לתפקיד המעניין של אותו הגן.
 |
זה מביא אותנו לסיפור היפה של amy1, גן המייצר את האנזים עמילאז שמפרק עמילן ברוק ואחראי לטעם המתוק שמשתחרר כשאנו אוכלים אוכל עם עמילן. עמילן הוא רב סוכר עשוי גלוקוז. אנו סופגים בעיקר עמילן מדגנים ואת הדגנים התחלנו לצרוך רק לפני כמה אלפי שנים כתוצאה מהמהפיכה החקלאית כשבייתנו צמחים.
 |
כחלק מהשינוי בדיאטה נוצר צורך באנזים Amy1 ברוק ותוך כמה אלפי שנים קרה תהליך אבולוציוני נדיר בו מספר העותקים של הגן לאנזים זינק אצל אנשים מסויימים ומה שיותר מעניין, עם שונות גבוהה מאד באוכלוסיה: בין 2 ל 20+ עותקים של הגן אצל אנשים שונים בעוד שגן סטנדרטי אחר מצוי רק ב 2 עותקים בכל תא (אחד מכל הורה).
 |
מה יותר מעניין? ב-2007 נמצא שמספר העותקים של הגן הוא במתאם עם צריכת עמילן. אנשים מחברות שצורכות הרבה עמילן (חברות מודרניות למשל) מכילים מספר חציוני של 7 עותקים של Amy1 ואנשים מחברות שצורכות פחות עמילן (למשל ציידים לקטים באזורים טרופיים) מכילים מספר חציוני של 5 עותקים של הגן. לאנשים עם מספר עותקים גבוה יותר יש גם ייצור של יותר חלבון עמילאז ברוק ולכן יכולת יעילה יותר לפרק עמילן. איך אפשר להוכיח שזה לא מקרי? אפשר להסתכל למשל על קופי האדם. לגורילה ולשימפנזה יש רק 3 עותקים של הגן ולנאנדרטלים טוענים שהיו שני עותקים. כלומר, יש פה גן שעבר אבולוציה מאד מהירה תוך כמה אלפי שנים.
 |
עכשיו מה אפילו יותר מגניב? מסתבר שדרך החקלאות לא השפענו רק על amy1 אצלנו אלא גם אצל החיות הסמוכות על שולחננו!
במאמר מ-2019 נמצא שהעליה במספר העותקים של הגן נמצאת גם אצל העכבר והחולדה שאוכלים כבר אלפי שנים משדותינו לעומת מכרסמים אחרים, רואים גם עליה חזקה אצל חזירי בית ואולי הכי מדהים: אצל כלבי הבית יש 6-7 עותקים של Amy1 מול רק עותק אחד אצל הזאב קרוב המשפחה.
 |
במאמר אחר על גנטיקה של חיות בחנו גזעים שונים של כלבים ושם גם רואים שונות גבוהה במספר העותקים של הגן כאשר מספר העותקים הכי נמוך שנמצא היה אצל גזעים של כלבי מזחלות, כגון סמוייד, הניזונים בעיקר מבשר ולא צורכים הרבה עמילן (במקרה הזה השונות היתה בגן דומה מאד שפעיל בלבלב ולא ברוק).
מה עוד השתנה אצלנו עם מספר העותקים של הגן amy1? חיידקי הפה שלנו. מכיוון שנוצרת סביבה עשירה יותר בגלוקוז עם פירוק העמילן גם האקולוגיה של חיידקי הפה משתנה. לאנשים עם מספר עותקים נמוך של הגן יש חיידקים בעלי יכולת טובה יותר לפרק פחמימות מורכבות (אולי מפצים על כך שלנשאים שלהם יש יכולת מופחתת). מעבר לכך רצו לבדוק מה המשמעות של ההבדל בהרכב החיידקים. לקחו חיידקים מאנשים עם מספר גבוה ונמוך של עותקים של amy1 והעבירו אותם לעכברים. העכברים שקבלו חיידקים מפה של אנשים עם מספר עותקים גבוה של amy 1 יצרו עליה ברקמת השומן אצל עכברים והביאו לעליה במשקלם.
 |
זה היה סיפור קטן איך החקלאות עיצבה את הגנטיקה של המין האנושי דרך תזונה עשירה בעמילן, גנטיקה של חיות שאנו באופן ישיר או עקיף מאכילים ואת החיידקים שלנו. על גנים המשתנים מאד מהר נאמר שהם תחת סלקציה חיובית, סופגים הרבה שינויים כדי ליצור מגוון והתאמה לסביבה משתנה (רוב הגנים ממש לא משתנים כדי לשמור על הפונקציה שלהם). סלקציה חיובית היא תופעה מוכרת למשל מגנים של מערכת החיסון שמשתנים בגלל פתוגנים המהווים מטרות נעות.
ד"ר אסף לוי - המחלקה למחלות צמחים ומיקרוביולוגיה, הפקולטה לחקלאות, האוניברסיטה העברית
פורסם בטוויטר של המחבר - מאי 2023
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה