האם נוכל להחזיר לחיים מינים שנכחדו? שיטה המתבססת על החומר התורשתי של מינים קיימים יכולה לספק משהו דומה למקור, אבל לא את המקור עצמו

הממותה והטיגריס השנחרבי הם רק שניים מבין בעלי החיים הרבים שנכחדו לפני אלפי שנים ולעולם לא נוכל לראותם עוד. או שאולי נוכל?

תהליך ההחזרה לחיים של מינים שנכחדו, באנגלית de-extinction, הוא בעיקרון אפשרי לחלוטין. צריך רק עותק שלם של החומר התורשתי של בעל החיים שנכחד ותא ביצית מבעל החיים החי הקרוב ביותר אליו מבחינה אבולוציונית. נכניס את החומר התורשתי לתוך הביצית, נשתיל אותה ברחם של נקבה מהמין שממנו לקחנו את הביצית, ועד מהרה נקבל גור מהמין הנכחד. התהליך המתואר כאן הוא שיבוט גנטי, השיטה שהביאה לנו את הכבשה דולי.

דולי הכבשה המשובטת | מקור: Victor Habbick Visions, Science Photo Library
כעיקרון אפשר להשתמש בתהליך השיבוט הגנטי כדי להחזיר מינים נכחדים לחיים. דולי הכבשה המשובטת | מקור: Victor Habbick Visions, Science Photo Library

לא קל להחזיר מינים שנכחדו

לכאורה, הידע והטכנולוגיה לביצוע שיבוט קיימים, אך בפועל, כשמדובר במינים שנכחדו, המצב מסובך הרבה יותר. ראשית, יש למצוא דגימה מהחומר התורשתי של החיה שנכחדה. כאשר בעל החיים נכחד בשנים האחרונות, זוהי משימה אפשרית, אך מה לגבי בעלי חיים שנכחדו לפני אלפי שנים?

שנית, גם אם הצלחנו למצוא דגימה מהחומר התורשתי של בעל חיים קדום, למשל ממותה, החומר התורשתי כנראה יהיה מפורק וחלקי ולא נוכל להשתמש בו כדי לבצע שיבוט.

בשנים האחרונות נמצא כנראה פתרון לבעיה השנייה. בעקבות השיפורים בטכניקות ריצוף ה-DNA וההנדסה הגנטית, ובעיקר בזכות מערכת ה-CRISPR שזיכתה את החוקרות שפיתחו אותה בפרס נובל לכימיה, מדענים הבינו שאין צורך בחומר תורשתי שלם ורציף כדי לבצע שיבוט. צריך רק לפענח את החומר התורשתי כולו ולדעת את הרצף שלו. בעזרת הטכנולוגיה הקיימת היום, ניתן לקרוא את הרצף של מיליוני מקטעי DNA, גם אם הם נפרדים ופזורים, ולהיעזר במחשב כדי לארגן את הרצפים שהתקבלו לפי הסדר על ידי השוואה לרצף DNA שכבר ידוע לנו, אשר נקרא רצף ייחוס. הדבר דומה מאוד להרכבת פאזל על סמך התבוננות בתמונה המקורית. 

בדוגמה של ממותה, למשל, ניתן להרכיב את הרצף השלם של ה-DNA שלה על ידי השוואה לרצף ה-DNA של הפיל האסייתי, שהדמיון הגנטי ביניהם רב. ההנחה היא שהרצף של הממותה יתאים לרצף הייחוס של הפיל במרבית המקומות, והשינויים אשר יצוצו אחראים להבדלים בין המינים. ברגע שיודעים מה ההבדלים בין השניים, ניתן לבצע אותם בעזרת CRISPR ב-DNA של עובר של פיל, והגור שייוולד לא יהיה פילון אלא גור ממותה. נשמע מדהים, לא? אם כן, מדוע שלא נחזיר לחיים בשיטה זו מינים רבים שנכחדו?

גור ממותה צמרית שנמצא בסיביר, חי לפני כ-39 אלף שנים | מקור: Philippe Plailly, Science Photo Library
האומנם נוכל להשוות בין רצפי DNA של ממותה ושל פיל אסייתי, להשלים את ההבדלים ולקבל גור ממותה? גור ממותה צמרית שנמצא בסיביר וחי לפני כ-39 אלף שנים | מקור: Philippe Plailly, Science Photo Library

דומה אבל פחות, פחות אבל דומה

מחקר חדש שפורסם בכתב העת המדעי Current Biology מדגים את המגבלות של שימוש בעריכה גנטית כדי לבצע תהליך החזרה מהכחדה. החוקרים בחרו לנסות להחזיר מהכחדה את חולדת אי חג המולד, Rattus macleari, מין שנכחד לפני קצת יותר ממאה שנה. לשם כך הפיקו החוקרים DNA מדגימות עור של החולדה אשר נשתמרו מהשנים 1902-1900 והיו חלק מהאוסף של מוזאון הטבע של אוניברסיטת אוקספורד. החוקרים ריצפו את ה-DNA שהפיקו בשתי שיטות, והשוו את הרצפים לרצף ייחוס של המין הקרוב ביותר שחי כיום – חולדת החוף, Rattus norvegicus, המין הנפוץ והמוכר ביותר של חולדה. החוקרים ראו ש-95 אחוזים מרצף ה-DNA של חולדת אי חג המולד דומים מאוד לרצף הייחוס של חולדת החוף. זה אומנם נשמע הרבה, אבל כאשר מדובר בחומר תורשתי, 5 אחוזים של הבדל יכולים להיות הרבה מאוד.

כדי לנסות להבין לאן נעלמו 5 האחוזים האחרונים, החוקרים התחשבו בגורמים כמו איכות החומר התורשתי, איכות רצף הייחוס ובעיות טכניות בריצוף. להפתעתם, התגלה שהגורמים האלה לבדם אינם יכולים להסביר את מרבית הרצפים שלא מופו. לפיכך החוקרים שיערו שהפער נובע מסיבה אחרת, והיא שוני אבולוציוני גדול בין המינים. כלומר: בחלקים אלו ה-DNA של חולדת אי חג המולד פשוט שונה מדי מה-DNA של חולדת החוף ולכן אי-אפשר להתאים ביניהם. המשמעות היא, שבאזורים אלו החוקרים לא יוכלו לערוך את השינויים הגנטיים הנדרשים כדי לבטא את התכונות הספציפיות של חולדת אי חג המולד. 

כשבדקו אילו גנים נמצאים ב-5 האחוזים הללו, מצאו החוקרים שמרביתם קשורים למערכת החיסון ולמערכת הריח. מכאן שאילו החוקרים היו מבצעים החזרה מהכחדה של חולדת אי חג המולד באמצעות עריכה גנטית, חוש הריח ומערכת החיסון שלה היו שונים מאלו של חולדת אי חג המולד המקורית.

חולדת אי חג המולד | Joseph Smit, Proceedings of the Zoological Society of London 1887
קושי רב להתאים בין רצפי ה-DNA של החולדה שנכחדה ובין הרצפים של חולדת החוף עקב שוני גנטי רב מדי. חולדת אי חג המולד | Joseph Smit, Proceedings of the Zoological Society of London 1887

המחקר הנוכחי מדגים את המגבלות של ההנדסה הגנטית בניסיון להשיב לחיים מינים שנכחדו. מלבד המגבלה שהסברנו כאן, קיים כמובן הקושי הטכני של עריכת מאות ואלפי שינויים בחומר התורשתי בלי לפגוע בו, בעיה ידועה של מערכת CRISPR. אפילו אם יימצא פתרון טכני לבעיה זו, הרי שלבעיה העיקרית של השוני האבולוציוני אין פתרון נראה לעין. 

חולדת אי חג המולד, כמובן, אינה אלא דוגמה. החוקרים שערכו מחקר זה מציעים לבדוק, לגבי כל מין נכחד שמעוניינים להשיבו, עד כמה תוצר התהליך יהיה דומה למקור והיכן יהיו שינויים. לבדיקה זו יכולות להיות השלכות על אופי החיה שתוחזר לחיים ועל ההתמודדות שלה עם הסביבה. למשל, המרחק האבולוציוני בין הממותה לפיל האסייתי דומה לזה שבין חולדת אי חג המולד לחולדת החוף, ועל כן ניתן לצפות לרמה דומה של הבדלים.

בן נובאק, מדען מוביל במיזם Revive and Restore שמטרתו להשתמש בשיטות גנטיות כדי להציל מינים בסכנת הכחדה ולהשיב לחיים מינים שנכחדו, אומר כי בעיית רצף הייחוס תהיה תמיד מחסום בפני החזרה מלאה מהכחדה, וכי כל העוסקים בתחום מבינים שהתוצאה תהיה דומה למקור, אך לא זהה לו לחלוטין. נראה שבמקום ממותות, נצטרך להסתפק בפיל גדול אשר מסוגל לחיות בסביבה קרה.