בקרת גנים ואבולוציה

כיצד שינויים קטנים מהותיים לאבולוציה?

חשיבות בקרת גנים באבולוציה

ב-2011 פורסם אחד המאמרים היפים שמראים את חשיבות בקרת גנים באבולוציה.

במאמר בדקו החוקרים את פעילות הגנים SLC2A1 ו-SLC2A4 ברקמות כבד, שריר שלד ומוח של אדם, שימפנזה וקוף מקוק. שני הגנים כימעט זהים ומקודדים לחלבון שמאפשר הכנסת גלוקוז לתאים.

מבחינה אבולוציונית, מוח האדם הוא המפותח ביותר, אחריו השימפנזה ולבסוף קוף המקוק. כנגד זאת, השימפנזה הוא השרירי ביותר, אחריו האדם וקוף המקוק הוא הקטן והחלש בחבורה. 

תפקוד רקמת הכבד אינה שונה בין שלושת המינים שנבדקו ולכן יכולה לשמש להשוואה בניהם.

המזון המועדף על תאי הגוף לצורך הפקת אנרגיה הוא גלוקוז ומכאן, ככל שיש יותר גלוקוז באבר מסויים, אבר זה יהיה פעיל יותר\יוכל לעבוד יותר. ככל שהגן פעיל יותר יווצר יותר חלבון שמאפשר כניסת גלוקוז לתאים וכך פעילות הגן באבר מסויים יכולה לרמז על חשיבותו ופעילותו.

קל לראות כי הגן SLC2A1 מתבטא במוח האדם ברמה הגבוהה ביותר, אחריו בשימפנזה ולבסוף בקוף המקוק. זאת בדומה לרמת פעילות ומורכבות המוח של כל אחד מהמינים. כאשר בוחנים את פעילות הגן SLC2A4 רואים פעילות בשרירי שלד וכאן השימפנזה בראש ואחריו האדם וקוף המקוק.

חשוב לציין ששני הגנים שנבדקו כאן כמעט זהים ומקודדים למעשה לחלבון זהה. ניתן בקלות להחליף את החלבונים שנוצרו בין המינים השונים ובין המוח או שריר השלד והכל יעבוד בדיוק אותו הדבר.

אם כך, מה ההבדל? או למה?

ניתן לדמיין זאת כך, לפני שנים רבות היה גן שקודד לחלבון שמכניס גלוקוז לתאים, עם השנים הגן הוכפל ונוצרו שני גנים אחים. בכל גן התרחשו מוטציות. מוטציות שפגעו בפעילות הגן הזיקו ולא עברו לדור הבא, לעומת זאת מוטציות שהועילו עברו לדורות הבאים. אחד הגנים התבטא במוח והשני התבטא בשרירים.

מוטציות שגרמו לפעילות יתר במוח נתנו יתרון משמעותי בבני אדם ולכן קיבלנו פעילות מירבית של SLC2A1 במוח האדם. לעומת זאת SLC2A4 שמתבטא בשרירי שלד נתן יתרון משמעותי יותר לשימפנזה ולכן היום אנו רואים פעילות גבוהה יותר אצלו.

ללא השינויים (מוטציות) הקלים בין הגנים השונים לא יכלו בני האדם לפתח מוח גדול ולעומתם, השימפנזים שרירים מפותחים. דבר נוסף שניתן ללמוד מסיפור זה הוא שיצורים שונים מתפתחים בכיוונים שונים כאשר השימפנזה התפתח בעיקר לכוח והאדם בעיקר למוח.