changes

ההגנה הטבעית על השונות הגנטית

שם הכותב/ת: דר’ פר סאנדגרן, שוודיה

צילום:מערכת חיות הבית

מדוע צריך תכנית גידול מסודרת ומושכלת בגידול כלבים? הרי בטבע אין תכנית או אסטרטגיה גידולית לשמירה על בעל החיים בריא וחיוני לאורך זמן. אך בגידול מוכוון מגדלים רבים, בגלל בורות או רצון להקצנת תכונות ומאפיינים, הרסו מנגנוני הגנה טבעיים של הגוף, אותם יצרה אבולוציה של מליוני שנים, כנגד מומים גנטיים. מה עלינו לעשות כדי למנוע זאת בעתיד?

כמו כל בעל חיים גם גופו של הכלב בנוי ממליארדי תאים, כאשר תא אחד נושא את הקשר בין דור אחד לבא אחריו: הביצית המופרית. תפקידם של הגנים הינו להוות תכנית בנין ליצירת חלבונים – כל גן והחלבון אותו הוא אמור לבנות. ישנם 30-40 אלף זוגות גנים, וכמספר הזה סוגי חלבונים, הבונים את האיברים השונים בגוף, ההורמונים, האנזימים וכיוב’. בנוסף לכך ישנם שינויים סביבתיים הגורמים למערכת הגנטית להתאים את עצמה אליהם כל הזמן; אם בעל החיים נמצא בסכנת חיים מתמדת הוא חייב לעבור שינויים פיזיים ומנטלים כדי להתאים את עצמו למציאות בה הוא חי, אחרת לא ישרוד. לכן למערכת הגנטית יכולת גמישות והסתגלות. המערכת הגנטית מבוססת על שלושה עקרונות:

יציבות, כדי להבטיח תיפקוד תקין של כל האיברים החיוניים

יכולת הסתגלות, המאפשר התאמה ארוכת טווח לסביבה המשתנה

יכולת להגן על הגוף מפני מחלות וזיהומים

לפני 3-4 מליארד שנים, עולם החי היה בנוי מאורגניזמים חד-תאיים פשוטים, שהתרבו ע”י התחלקות. מולקולת ה-DNA, שהיא המרכיב הבסיסי של הגנים, הינה תרכובת יציבה מאוד מבחינה כימית. היא מכפילה את עצמה עוד לפני שהתא נחלק לשניים, וכך נוצר תא הנושא את אותם הגנים. אך כאשר בכל התאים קיים בדיוק אותו קוד גנטי אין אפשרות לייצר התאמה לסביבה המשתנה, וכל שינוי קטן בכרומוזומים עלול לגרום למותו של התא. לכן רק אורגניזמים פשוטים ביותר יכולים להתקיים במצב בו אין שונות גנטית.

לאחר מליארדי שנים הטבע מצא לכך תשובה: התרבות ע”י הפריה. נוצרו שני מינים, לאחד שחלות, לשני אשכים, היוצרים תאים (זרע וביצית) שבהם מופיעה מחצית מהגנום. בתהליך ההפריה מתאחדים שני תאים, ושני חצאי הגנום מתאחדים לכדי סליל כפול. זהו היתרון העצום של שני מינים – השכפול של הגנים, המגן מפני פגיעה בגנים בודדים. השילובים בין שני חצאי הסליל של ה-DNA יוצרים הצלבות גנטיות, הגורמות לשילובים גנטיים חדשים בכל דור ודור, המסייעים בהגנה על בעלי החיים בסביבה המשתנה.

חלק מהשינויים בכרומוזומים הינם שליליים. שינוי קל בהרכב החלבון כתוצאה ממוטציה יגרום לשינוי פזיולוגי העשוי להיות יתרון או חסרון  לבעל החיים. כאשר המוטציה הינה חיובית ומגבירה את יכולת השרידה של בעל החיים היא תישאר ותעבור הלאה. כאשר היא שלילית היא תיעלם במהירות ע”י הברירה הטבעית.

השפעת הקשר בין נקבות וזכרים

על הרבייה הזכרית

האבולוציה הוכיחה כי חלוקה לזכרים ונקבות הכרחית ליצור בעלי חיים מפותחים. עם זאת קיימת בעיה: יכולת ההתרבות של הנקבות מוגבלת בהרבה מזו של הזכרים, המסוגלים בו זמנית להרביע מספר רב של נקבות ולכן יעמידו יותר צאצאים מהנקבות. התנהגות מינית זו מעלה את הסיכון ששני גנים שמקורם זהה ישובו ויתחברו בדורות הבאים, ולסכן את כוחו המגן של מבנה הגן הכפול. הברירה הטבעית מצאה לכך פתרון ע”י יצירת קשר בין זכרים לנקבות (bonding), גם אם זה לתקופת רבייה אחת. כך שהגבול העליון לרבייה זכרית נקבע ע”י מספר הגורים הממוצע אותו נקבה יכולה להמליט ולהניק.

תעודת הזהות – MHC

שיתוף הפעולה בין התאים מתאפשר רק כי יש ביכולתם לזהות שהם חלק מאותה יחידה; אחרת היו מזהים זה את זה כפולשים ותוקפים אחד את השני. לכן לכל תא בגוף יש “תעודת זהות”. קוד זה משתנה מעט מתא לתא אך הוא עדיין ייחודי לכל פרט מבעלי החיים. זהו סט מיוחד של גנים הנקרא MHC (ראשי תיבות של Major Histocompability Complex, בתרגום חופשי: "מערך ראשי של התאמה רקמתית”). מערך זה הינו הבסיס של מערכת החיסון של הגוף ובעל תפקיד חשוב בהתרבות. כל תא שאינו נושא את הקוד הנכון יותקף ע”י תאי ה-T, שתפקידם לזהות תאים שבהם קיימת סטיית קוד ולהורגם. תאי ה-T נלחמים גם בתאים פתוגנים; תאים אלו ינסו להערים על תאי ה-T ולנסות להעתיק את הקוד של התאים בגוף המארח. הם עשויים להצליח בכך, אך בגלל השונות הגנטית בין כל פרט לפרט הם יאלצו לעשות זאת בכל מעבר מבעל חיים אחד למשנהו.

גידול מתוך מאגר מוגבל (inbreeding) גורם לשכפול גנים של אותו המקור. שכפול זה יגרום להפחתת השונות הגנטית, ובאופן בלתי נמנע גם את מגוון הגנים הנמצא בקוד ה-MHC. כך קוד ההגנה יהיה קל יותר להעתקה ע”י פולשים ובעל החיים יהיה חשוף יותר לפגיעה. לכן פרטים שנוצרו כתוצאה מסוג כזה של גידול יהיו חשופים יותר למחלות.

תווי ריח גנטיים

כדי להגן על השונות הגנטית הוסיף הטבע עוד מנגנון הגנה מיוחד. הגנים במנגנון זה מסייעים ביצירת חומרי ריח הנקראים פורומונים. אלו אותות מיניים החושפים את ההרכב הגנטי של בעל החיים המפיץ אותם. בתהליך החיזור, בעלי החיים יבחרו פרטנרים לרבייה את אלו שריחם מצביע על השונות הגנטית הגדולה ביותר מזו שלהם. מנגנון זה זוהה בטבע החל מחרקים ועד ליונקים ובני אדם, והוא מונע הזדווגויות בין בני משפחה קרובים מדי. אולם סוג זה של הגנה יעיל רק כאשר ישנה בחירה חופשית של פרטנרים לרבייה, ולא מתוך מאגר מצומצם מאוד. לכן, כאשר נקבה מסמנת למגדל שהיא אינה מעוניינת לקבל זכר מסויים, יש להתייחס ברצינות לסירובה. הנקבה יודעת טוב יותר מהמגדל אם הזכר נושא את הגנים האופטימליים לצאצאיה. זיווגים כפויים מחבלים בהגנה הטבעית החשובה הזאת.

פוריות והרבעה מתוך מאגר מוגבל

כולנו מכירים את הבעייתיות שבהשתלת איברים: הגוף מזהה את השונות בקוד הגנטי של האיבר המושתל ותוקף אותו. לכן מנסים תמיד למצוא תורם בעל דמיון גנטי רב ככל האפשר, ועדיין אין זה מספיק וחייבים להיעזר בתרופות רבות עוצמה כדי למנוע את דחיית השתל. בביצית מופרית מחצית מהגנים הינם של האב, לכן היא שונה מאוד מהמערכת הגנטית של האם, לכן סביר היה אם מערכת החיסון של האם היתה תוקפת את הביצית. דבר זה נמנע ע”י ייצור של חלבון מיוחד מאוד ע”י האם, החל מרגע ההפריה ולמשך כל ההריון, והוא שומר על העוברים מפני תקיפה של מערכת החיסון. להגנה על העובר תופעת לוואי שלילית: לאחר ההמלטה הוא נשאר בגוף למשך 2-3 ימים והופך את היולדת לחשופה ביותר למחלות וזיהומים. לכן חשוב ביותר לספק לכלבה סביבה נקייה ויבשה בימים שלאחר ההמלטה.

קל לחשוב כי עוברים שכתוצאה מגידול ממאגר מוגבל הדומים מאוד גנטית לאימם ירוויחו מדמיון זה וסיכויים להידחות ע”י מערכת החיסון שלה קטן יותר. אך דמיון גנטי רב מדי עלול להוביל לבעיה אחרת – איך הגוף אמור לזהות שמדובר בחלק נפרד ממנו? אחד התנאים הראשוניים להשתרשות הביצית ברחם וליצירת שילייה הוא הבדל בגנוטיפ בין הביצית המופרית והאם. דמיון רב מדי בגנים בין האם לעובר גם יפחית את צירי הלידה ויאריך את התהליך. מכאן, ששוני גנטי גדול יותר יביא להשתרשות טובה יותר ברחם, ללידה קצרה יותר ולקוד MHC מורכב יותר, שיסייע לילוד לעמוד בפני מחלות ביעילות רבה יותר.

מספר הגורים וגודלה של האם

בדרך כלל קיים בטבע יחס הפוך בין גודל האם למספר הצאצאים שהיא מסוגלת להמליט: נקבות של בעלי חיים גדולים יכולות לשאת פחות מנקבות של בעלי חיים קטנים. בגלל ההתערבות שלנו בתהליכי הרבייה בכלבים יחס זה אינו נשמר אצלם; כמגדלים השפענו על גודלם של הכלבים כבוגרים אך לא כגורים, ולכן נקבה מגזע גדול יכולה להמליט יותר גורים.

בחירתה של הביצית

התמונה המוכרת לנו של ביצית דוממת, מוקפת אלפי זרעונים – מטעה: נכון שישנו צורך במליוני זרעים כדי להצליח להפרות את הביצית בפרק הזמן הקצר שניתן לכך. אך אין זה הזרעון העיקש ביותר המצליח לפלס את דרכו אל תוך הביצית. הביצית בוחרת את הזרע המתאים ביותר מבחינה גנטית לקוד ה-HMC שלה ומאפשרת לו לחדור אליה ולהפרותה. זה אולי נשמע מוזר, אבל דופן הביצית נפתח רק לזרע אחד ומאפשר לו להעביר את המטען הגנטי שלו לתוכה. לכן למרות מראה הפסיבי, לביצית חלק דומיננטי מאוד בתהליך ההפריה.

הכמות הגדולה של תאי הזרע מאפשרת לביצית לבחור את תא הזרע המתאים ביותר ולשמור על השונות הגנטית. בהרבעות מתוך מאגר מצומצם מהכלאות חוזרות כל תאי הזרע יהיו דומים מאוד זה לזה ויקשו על הביצית לבחור את המתאים ביותר.

הפחתה מלאכותית של תאי זרע

לכמות תאי זרע אין השפעה על הגידול, הרי יש צורך רק בזרע אחד ובביצית אחת. ניתן איפוא להשתמש בכמות קטנה של זרע בכל פעם, מזכרים משובחים בלבד שנבחרו בקפידה, ועדיין לייצר כמות גדולה של צאצאים. אך להזרעות אלו השפעה הרסנית על השונות הגנטית ויכולת ההישרדות של בעלי החיים.

בבני אדם הלכנו אף רחוק יותר, אל הפריות המבחנה, שם הגדלנו לעשות ובתהליך הנקרא מיקרומניפולציה ניתן במעבדה לבחור את תא הזרע הפעיל ביותר ולהחדירו אל תוך הביצית; יכולתה של הביצית לבחור את הזרעון המתאים לה ביותר נלקחת ממנה. העובדה שלא ניתן לראות באופן מיידי את ההשלכות השליליות לכך אינה אומרת שהן לא יצוצו בעתיד. האבולוציה מתקדמת בצעדים קטנים שנראים לפעמים שוליים, אך בטווח הארוך על פני מספר רב של דורות הם עלולים להיות מרחיקי לכת בהשפעתם על התפתחותו של אותו גזע או מין.

עודף ביציות בכל היזדווגות

בבעלי חיים מרובי וולדות ישנו מנגנון נוסף המשפר את “איכות” הילודים. מספר הביציות המשתחרר בזמן הביוץ הינו כפול ממספר הנולדים בהמלטה עצמה. מדוע? אם הנקבה הורבעה בתזמון הנכון כל הביצים יופרו – אבל רק הביציות בעלות השונות הגנטית הגדולה ביותר יזכו להשתרש ברחם. סוג זה של בחירה יהיה פחות יעיל מאשר מתוך מליוני תאי זרע, אך יבטיח כי גנים בעלי השפעות שליליות על ההתפתחות המוקדמת לא יתפשטו בקלות באוכלוסיה.

הברירה הטבעית

לעיתים דווקא היציבות הגנטית ולא השונות הינה חשובה: שונות גנטית גדולה מדי עשויה להפריע להתפתחות האיברים החיוניים (לב, שלד, מערכת העצבים וכדומה). הברירה הטבעית פירושה הכוח המאזן את הגנטיקה על מנת ליצור את השילוב הכדאי והעמיד ביותר לתנאי סביבת המחייה. רק אלו שיעמידו צאצאים ברי חיים, שיעמדו בכל המכשולים שהחיים יציבו להם – יזכו במרוץ הזה. כאשר אין שינויים סביבתיים הפרטים מתוך אותו סוג בעל חיים הופכים לדומים מאוד גנטית. אך שינויים סביבתיים תמיד יקרו ובעלי חיים שלא שמרו על השונות הגנטית שלהם לא יצליחו להסתגל אליהם וסופם להיכחד. לכן הטבע תמיד יקדם את בעלי החיים שבכוחם גם לשמור על השונות הגנטית ההכרחית להסתגלות וגם על היציבות הגנטית, האחראית על בניית האיברים בגוף ותפקודם. הטבע תמיד יעדיף את הממוצע. מקרים קיצוניים לא ישרדו.

השונות הגנטית אחראית על מאפיינים כמו פרווה וגודל הגוף היכולים להשתנות בקלות כדי להתאים עצמם לתנאי הסביבה (כמו שינוי קיצוני באקלים). היציבות הגנטית אחראית על מערכת הרבייה, כך שלעיתים גם אם מקורות המזון הצטמצמו, יכולת הפוריות לא תיפגע מייד. לפני 65 מליון שנה הטמפרטורות צנחו באופן דרמטי. חיות עם פרווה ארוכה ועבה זכו ליתרון ויצרו נורמה חדשה; אך כ-99% מבעלי החיים על פני כדור הארץ באותה תקופה, שלא נשאו שונות גנטית שאיפשרה להם להתאים את עצמם לקור – נכחדו. כיום, כתוצאה מהשפעת התרבות האנושית על הסביבה, מינים רבים של בעלי חיים נכחדים מאחר ואינם מסוגלים לעמוד בשינויים הסביבתיים המהירים מדי.

הברירה המלאכותית

זהו למעשה הגידול המוכוון, גם בחיות משק וגם בחיות מחמד. כאן אין מחפשים את הממוצע, אלא דווקא את הקיצוני: הפרה שתיתן הכי הרבה חלב, התרנגולת שתטיל הכי הרבה ביצים, ובכלבים מאפיינים חיצוניים חסרי משמעות או אף בעלי השפעה שלילית ביותר על בריאותם. ברירה זו מנוגדת לתהליך הטבעי של התפתחות המינים והיא בעלת השפעה שלילית ארוכת טווח. הבעיה בגידול כלבים היא שהמגדלים אינם רואים מעבר למקסימום כמה עשרות שנים קדימה במקרה הטוב, ואינם מודעים להשפעתם המזיקה במונחים אבולוציונים. אם אנו רוצים לגדל חיות מחמד בריאות וחיוניות עלינו להכיר את דרכו של הטבע לשימור תכונות אלו. עלינו לנטוש שיטות גידול שפוגעות במנגנוני האבטחה שהתפתחו במשך מליוני שנים, ואם לא נעשה זאת, עתידן של חיות המחמד והמשק שלנו עשוי להיות מדכא ועגום עד מאוד. גידול אינו רק תיאוריות מורכבות וידע בגנטיקה. גידול מוצלח, כלומר יצירת בעלי חיים בריאים וחיוניים – הוא ענין של היצמדות לכמה עקרונות פשוטים ביותר של בחירה. חשוב להבהיר: פגמים גנטים ומחלות תורשתיות אינם רק צירוף מיקרים אומלל, אלא בעיקר תוצאה ישירה של חוסר ידע של מגדלים ומתן עדיפות למאפיינים חיצוניים שפוגעים בבריאות בעל החי. נכון שקיים תגמול מיידי לכך – זכייה בתערוכות – אך בטווח הרחוק רק נוצרים גזעים חדשים, היוצאים מהגזעים הישנים, שלהם אוכלוסיות קטנות מדי כדי לייצר שונות גנטית בריאה. מרבית הגזעים שאנו מכירים היום לא קיימים בצורתם ה”טהורה” כבר למעלה ממאה שנה. הסיבה היחידה להפרעות הגנטיות בכלבים הגזעיים שלנו היא שאיננו מתחשבים במנגנוני ההגנה אותם יצר הטבע, ובעיית ההפרעות הגנטיות רק תלך ותגבר. כדי לשמר שונות גנטית אנו זקוקים לאוכלוסיה מינימלית של 100-150 פרטים, כאשר מספר כפול מזה עדיף כמובן. בנוסף, יש לפעול לפי ההנחיות הבאות:

1. רק בעלי חיים בעלי בריאות פיזית ומנטלית, המתפקדים באופן מלא, יורשו להתרבות.

2. יש להגביל את מספר הצאצאים שמותר לכל פרט להוליד במהלך חייו.

3. יש להימנע מהרבעות בין בעלי חיים בעלי קרבה משפחתית גדולה מדי.

אלו הם שלושת הכללים הפשוטים אותם יצר הטבע במהלך מליוני שנים של אבולוציה. אם נשכיל לשמור עליהם, נוכל להנות מאוכלוסיה בריאה ומלאת חיים של כלבים למשך זמן רב.

כתבות נוספות

להורדת המגזין בגרסת Pdf