מוצא האדם מהקוף? שוני גנטי בין האדם לשימפנזה- האם אנו חולקים עם הקופים אב קדמון משותף?

האם אנו צריכים להיות מופתעים שיש דמיון גנטי בינינו לקופים? על פי ספר בראשית אנו לא צריכים להיות מופתעים למצוא דמיון פיזיולוגי וגנטי בינינו לבין מינים שונים, שהרי לכולנו בורא משותף. אך מצד שני, אם בני האדם נבראו בצלם אלוהים כיצד זה בא לידי ביטוי? האם יש בבני האדם מבנה ביולוגי ייחודי? אתאיסטים רבים אוהבים להצביע על הדמיון הגנטי בין בני האדם לשימפנזים וכך להצביע על אב קדמון משותף. אך מחקרים אחרונים חושפים עדויות חדשות להבדלים משמעותיים בין בני האדם לקופים.

"האם 99 אחוז הדמיון שלנו לקופים הוא לא עדות לאבולוציה"?

בראשית ב' 7 מתאר את יצירת האדם: "יִּיצֶר יְהוָה אֱלֹהִים אֶת-הָאָדָם, עָפָר מִן-הָאֲדָמָה." הפועל "יצר" יכול להתפרש כלעצב או לייצר. בראשית ב 19 משתמש בפועל זה כדי לתאר את יצירת החי: "וַיִּצֶר יְהוָה אֱלֹהִים מִן-הָאֲדָמָה, כָּל-חַיַּת הַשָּׂדֶה וְאֵת כָּל-עוֹף הַשָּׁמַיִם". ביחד פסוקים אלו מצביעים על כך שגם האדם ובעלי החיים נעשו מאותו החומר על ידי אלוהים. לכן, הדמיון האנטומי, הפזיולוגי, הביוכימי, והגנטי אמור להתקיים בין בני האדם לבעלי החיים, כולל 99 אחוזי הדמיון הגנטי ביננו לבין הקופים.

ובכל זאת, על פי בראשית ב' 7 אלוהים נפח רק באדם נשמת חיים, וזה רומז על כך שיש משהו מובדל אצל בני האדם שלא קיים אצל בעלי החיים. בראשית א' 26-27 מלמד על כך שרק בני האדם נוצרו בצלמו של אלוהים. כתוצאה מכך, בני האדם מציגים מאפיינים ייחודיים, לא פיסיים, המשקפים את צלמו של אלוהים.

מתקבל על הדעת גם כן שהבדלים פיסיים חשובים יתקיימו בין בני האדם ובעלי החיים- ווריאציות המספקות תמיכה ביולוגית לכך שבני האדם נוצרו בצלם אלוהים. הבדלים אלו נובעים מהמבנה והפעילות של המוח כנגד הדמיון הגנטי, מתוך הבנת הכתובים אנו יכולים לצפות להבדלים משמעותיים בין מוחם של בני האדם לבין מוחם של הקופים. הראיות המדעיות מגלות שלדמיון הגנטי אין כל השפעה על השוני הביולוגי וההתנהגותי בין בני האדם לקופים. במקום זאת, מה שחשוב זהו האופן שבו הגנים באים לידי שימוש- התבטאות הגנים.

מחקר אחד הראה כי דפוסי התבטאות הגנים המשותפים לבני האדם ולקופים, שונים במידה נכרת בקליפת המוח, אבל דומים במידה רבה באזורים התת קורטיקליים. מחקר נוסף מצביע על כך שהגנום האנושי ושל השימפנזה שונה בתוכן הmicroRNA, מולקולות חד-גדיליות קצרות של RNA באורך 23-21 נוקליאוטידים, המשמשות לבקרת ביטוי גנים בתאים אאוקריוטים. הדרך בה הגנים מסודרים ומתבטאים תואמת את השוני העמוק במבנה המוח של האדם לעומת מוח הקופים והיכולות הקוגניטיביות וההתנהגותיות ביניהם, ובכך מסבירה את ההבדלים המכריעים בין בני האדם לקופים.

גילויים ביולוגיים אלו, ביחד עם בראשית א' וב', מצביעים על כך שאלוהים השתמש באותם חומרים- גנים, ליצירת הקופים ובני האדם, אבל השתמש במשאבים הללו בצורה כזו, בה הוא יצר שני סוגים של יצורים השונים באופן קיצוני, כאשר אחד מהם ייחודי, ונושא את צלם אלוהים.

מחקר חדש חשף הבדל משמעותי נוסף בין בני האדם לשימפנזים ברמה הגנטית. הדמיון הגנטי הרב בין בני אדם והשימפנזים מייצג את אחד הטיעונים הפופולריים והמשכנעים, לכאורה, למוצא האבולוציוני של האדם. החפיפה הגנטית מצביעה על כך שהאדם והשימפנזים חולקים אב קדמון משותף בעבר הלא רחוק כל כך (לפני כ-6 מיליון שנה). עם זאת, מספר מחקרים אחרים מצביעים על כך שבני האדם והשימפנזים עשויים להיות הרבה יותר שונים גנטית מאשר שמקובל לחשוב. והבדלים אלו מראים משמעות רבה יותר- ביולוגית והתנהגותית, מאשר המשמעות של חפיפת רצפי הדנ"א. מחקר חדש חשף הבדל גנטי חדש בין האדם לשימפנזה.

שחבור חליפי

הדנ"א היא מולקולת ענק המכילה מידע גנטי בתוך התא. מידע זה בעצם כולל הוראות הדרושות לביצוע והסדרת פעילותם של כל החלבונים המשמשים את התא. הגנים מכילים את "הוראות הייצור" לחלבוני התא. שחבור חליפי היא תופעה בשעתוק הגֵנים, בה משועתקים קטעים שונים של RNA ממקטע DNA יחידי. זהו תהליך שבו קטע הmRNA- יכול להיות מתורגם לחלבונים שונים. על גדיל ה-mRNA ישנם אזורים שונים שנקראים אקסונים, שבדרך כלל באים לידי ביטוי בתרגום לחלבונים. בתהליך השחבור החליפי יוצאים לפעמים חלק מהאקסונים ונוצר רצף שונה של נוקלאוטידים – דבר המוביל ליצירת חלבון בעל מבנה ותפקיד שונים.

בפעם הראשונה, חוקרים בחנו את ההבדלים בשחבור החליפי בין בני אדם לשימפנזים. למרות שאף אחד לא השווה שחבור חליפי בין בני אדם לשימפנזים לפני כן, החוקרים קיוו לראות הבדלים, שכן כשני שלישים מהגנים בבני אדם ועכברים עוברים שחבור חלופי, ותגובות שחבור חלופיות מורכבות הן ייחודיות לרקמות ואיברים.

החוקרים גילו כי חלק ניכר מתגובות השחבור החליפיים בבני אדם, בשימפנזים ובעכברים הן דומות מאוד. מנקודת מבט אבולוציונית, זה אומר שתגובות השחבור לא התפתחו כבר 80-90 מיליון שנים, וזה הגיוני, שחבור הוא תהליך עדין מדויק מאוד. טעויות בשחבור אחראיות לכמה מחלות אצל בני אדם כגון טרשת עורקים וקרדיומיופתיה, אשר מתרחשות כתוצאה מטעויות בשחבור אשר מעוותות או הורסות את המידע המאוחסן ב- RNA, השליח הנחוץ להרכבת שרשראות חלבון בריבוזומים. חלבונים המיוצרים שלא כהלכה, אינם יכולים לבצע את התפקיד הפונקציונלי שלהם בתא.

למרות מה שנראה כבעיה לדפוסי התפתחות השחבור החליפי, החוקרים ציינו גם כי בין שישה לשמונה אחוזים מהגנים שנבדקו במחקרם הראו הבדלים בתבניות השחבור החליפיים בין בני אדם לשימפנזים, ונראה כי הבדלים אלה התפתחו במהירות. ההבדלים בשחבור החליפי נצפו גם במוח וברקמות הלב וכרוכים בגנים שלוקחים חלק בתפקידים שונים. תוצאות אלו מצביעות על כך שהבדלים בדפוסי שחבור חליפיים יכולים להסביר חלק מההבדלים הביולוגיים והתנהגותיים בין בני האדם לבין השימפנזים.

יותר ויותר, זה נראה כי בני האדם והשימפנזים מציגים הבדלים גנטיים. והבדלים אלו מסבירים מדוע בני אדם מבקרים את השימפנזים בגני חיות ולא להפך.

חוקרים ממכון סאלק ומאוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו זיהו הבדל גנטי עיקרי בין בני האדם לבין השימפנזים כאשר הם השוו בין דפוסי התבטאות הגנים בתאי גזע פלוריפוטנטים מושרים (Induced pluripotent stem cells, iPS) של שני המינים. הם צפו ברמות גבוהות יותר של התבטאות בגנום האנושי של שני גנים, המדחיקים את תנועתו של ה- 1  retrotransposon, LINE- (סוג של דנ"א שנע מסביב הגנום).

למרות שבני האדם והשימפנזים מציגים דמיון גנטי משמעותי, הם גם מציגים הבדלים גנטיים משמעותיים התומכים בנאמר בבראשית ב' על ייחודיותו של האדם לעומת מינים ביולוגיים אחרים.

לאחרונה, חוקרים ממכון סאלק ומאוניברסיטת סן דייגו (UCSD) גילו שחתיכות של הדנ"א, הנקראות רטרוטרנספוזונים- במיוחד רצפי LINE-1, נעות בצורה שונה בתוך הגנומים האנושיים בהשוואה לשימפנזים. וההבדל בניעות של ה 1LINE- עלול להסביר את ההבדלים הביולוגיים וההתנהגותיים בין שני הפרימטים הללו.

 

הדמיון אל מול ההבדל בין בני אדם לשימפנזים

רבים מחשיבים את הדמיון הגנטי הניכר בין בני האדם לשימפנזים כעדות לכך שאנו חולקים אב קדמון משותף. לעומת זאת, אפשרי להסביר את הדמיונות הללו מהשקפה של מודל הבריאה התנ"כי. למעשה מקריאה מעמיקה של בראשית ב' אנו יכולים לצפות למצוא דמיון גנטי בינינו. למרות כל ההמולה סביב הדמיון הגנטי בין בני האדם לשימפנזים, ביולוגים רבים לא חושבים שהשוואה פשוטה של רצפי הדנ"א היא כל כך משמעותית. הקונצנזוס רואה בהתבטאות הגנים כבסיס להבדלים הביולוגיים והקוגניטיביים בין בני אדם לשימפנזים.

במילים אחרות, יש הבדלים גנטיים משמעותיים בין בני האדם לשימפנזים. להבדלים אלה אין כל כך קשר לקבוצת הגנים שנמצאים בגנומים (אשר הם דומים בין השימפנזים לבני האדם) או לדמיון ברצפי הדנ"א. במקום זאת, ההשוואות הביולוגיות אשר הן הכי המשמעותיות, מתמקדות על הדרך בה הגנים מתבטאים או משומשים- במילים אחרות, דפוסי התבטאות  הגנים.

חוקרים גם גילו הבדלים גנטיים אחרים גם כן. לדוגמא, בני אדם ושימפנזים מציגים הבדלים בשחבור החליפי. עד כמה שהתובנות הללו עלולות להיות משמעותיות וחשובות, חוקרים מפרשים את המחקרים הללו בזהירות, מכיוון שההשוואות מסתמכות על רקמות משומרות. הדגימות הללו אינן משקפות את ההתנהגות של רקמות ותאים חיים, וגם הן אינן מספקות גישה להבדלים בהתבטאות הגנים שצפויים להתרחש במהלך התפתחות עוברית.

 

גורמי שעתוק

ההשוואות הגנטיות בין בני האדם והשימפנזים הן דו פרצופיות. שני מינים אלה מקננים את אותו המידע הגנטי כמעט, אבל אותו מידע מציג את עצמו בדרכים שונות. וגם, כפי שמתברר, הכרה חדשה יחסית זו קוראת תיגר על אחד הסמלים הנפוצים ביותר של האבולוציה, "הדמיון הגנטי" בין בני אדם והשימפנזים.

עבור רבים, הדמיון הגנטי שמתבטא ברצף חופף של החלבונים, מצביע על כך שבני האדם והשימפנזים הם צאצא של אב קדמון משותף בעבר הלא כל כך רחוק. בהתאם לכך, ההבדלים הגנטיים הקטנים התעוררו כתוצאה משינויים מוטציוניים, לאחר הפיצול של האב הקדמון לבני אדם וקופים. למרות שביולוגים אבולוציוניים רבים רואים את הקרבה הגנטית כמוחצת, זו אכן השוואה במידה רבה חסרת משמעות. הדמיון במבנה הגנטי אינו יכול להסביר מדוע הבדלים יסודיים- ביולוגיים והתנהגותיים קיימים בינינו לבין הקופים.

מדענים למדו לאחרונה כי הבדלים דרמטיים אלו, נובעים במידה רבה מדפוסי התבטאות הגנים במוח האדם והשימפנזה. מחקר חדש של חוקרים מארצות הברית ונורבגיה מוסיף להבנה שלנו אודות אותם ההבדלים (1).  החוקרים הדגימו פעילות שונה של חלבונים הנקראים גורמי שעתוק במוח האנושי ובזה של השימפנזה. חלבונים אלו נקשרים עם הדי.אן.איי, ושולטים בהתבטאות הגנים. גורמי השעתוק שהראו את ההבדלים הגדולים ביותר היו משני סוגים: אלה המעורבים עם גדילת תא העצב והגנה, והעברת אותות בין תאי עצב, וכן חילוף החומרים של האנרגיה- פעילות מוחית מוגברת דורשת יותר אנרגיה.

מחקר כזה מוכיח הבדלים גנטיים משמעותיים ומובהקים בין בני האדם לקופים, לא ברצפי גנים, אלא באופן בו הגנים באים לידי שימוש. שימוש זה בגן, משפיע באופן דרמטי על המבנים המוחיים. הדמיון הגנטי בין בני האדם והשימפנזים אינו מאתגר את ההשקפה המקראית אודות מוצא האנושות. למעשה נראה כי הכתובים רומזים שדמיון ביולוגי בין בני האדם ובעלי חיים אחרים כולל הקופים קיים, שהרי אלוהים ייצר את כולנו מאותו החומר, מאותם הגנים.

 

המחקר על תאי גזע  פלוריפוטנטים מושרים

בכדי לתקן את הבעיה הזו, מדענים ממכון סאלק ו UCSD הכינו תאי גזע פלוריפוטנטים מושרים מפיברובלסטים (סוג של תא עור) של שימפנזה ושימפנזה ננסית והשוו את פעילות התבטאות הגנים שלהם עם תאי הגזע הפלוריפוטנטים של בן אדם.

החוקרים לא גילו הבדלים משמעותיים בכ- 11,500 גנים מקודדי חלבון. אבל הם גם מצאו 1,375 גנים בתאי גזע פלוריפוטנטים מושרים של בן אדם עם רמות גבוהות של התבטאות, ו1,050 גנים שונים של תאי גזע פלוריפוטנטים מושרים בשימפנזה ושימפנזה ננסית עם פעילות מוגברת.

בתאי הגזע הפלוריפוטנטים המושרים של  בן האדם, שניים מן הגנים עם ההתבטאות הגנים הכי גדולה לוקחים תפקיד בדיכוי התנועה של ה LINE-1 retrotransposons. בתוספת לתצפית זו, החוקרים גילו גם יותר העתקים של רצפי ה1-LINE- בגנומים של השימפנזים והשימפנזים הננסיים מאשר בגנום האנושי.

לדנ"א ה- LINE-1 יש תפקיד באיון פעולת כרומוזום x ובהתבטאות הגן המונואללי. קטעים אלו של הדנ"א יכולים להוביל גם לאיון פעולת הגנים ואפילו לשבש את שלמות הגנים כאשר הם נעים. זה הגיוני לחשוב כי חתיכות הדנ"א הללו, אחראיות להבדלים הביולוגיים בין בני האדם לקופים.

המחקר האחרון מוסיף להכרה הגוברת כי התבטאות גנים היא המפתח להבנת הייחודיות הביולוגית וההתנהגותית של בני האדם. למרות שאנו מציגים רמה גבוהה של דמיון גנטי עם הקופים (וחיות אחרות) אנחנו גם מפגינים הבדלים משמעותיים (לדוגמא התבטאות גנים), בצורה כזו התומכת בתיעוד הבריאה התנ"כי בבראשית ב'.

 

1 Katja Nowick et al., “Differences in Human and Chimpanzee Gene Expression Patterns Define an Evolving Network of Transcription Factors in Brain,” Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 106 (2009): 22358-22363

Michael C. Oldham, Steve Horvath, and Daniel H. Geschwind, “Conservation and Evolution of Gene Coexpression Networks in Human and Chimpanzee Brains,” Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 103 (2006): 17973-78.

Eugene Berezikov et al., “Diversity of MicroRNAs in Human and Chimpanzee Brain,” Nature Genetics 38 (2006): 1375-77.

http://genesdev.cshlp.org/content/21/22/2963.abstract 1.