פרס נובל ברפואה או בפיזיולוגיה יוענק השנה לסוונטה פבו, שנחשב לאבי הפליאוגנטיקה, על מחקרו בתחום הגנום של מינים נכחדים בשושלת האדם.
מאיפה באנו? מי היו אבותינו? מה קרה לקרובי משפחתנו שחיו בעבר, ונכחדו? השאלות האלו ריתקו תמיד את האנושות, אך עד לאחרונה, הדרך היחידה להשיג לכך תשובות הייתה לחקור את המאפיינים האנטומיים של המאובנים שנמצאו. סוונטה פבו (Pääbo), שפרס נובל ברפואה יוענק לו השנה, ועמיתיו הצליחו להפיק חומר גנטי ממאובנים של ניאנדרטלים, אנשים קדומים שהיו קרובים לנו מאוד. בכך הם הרחיבו מאוד את ידיעותינו על אנשים אלו, ועל האבולוציה שלנו. המחקרים הגנטיים אפילו חשפו אוכלוסייה של אנשים קדומים שלא היו ידועים למדע עד אז - הדניסובים. והם הראו שגם הניאנדרטלים וגם הדניסובים נפגשו עם אבותיו של האדם המודרני, ושרוב האנשים כיום נושאים DNA של האוכלוסיות הקדומות בתאים שלנו.
המיסתורין הניאנדרטלי
הניאנדרטלים הופיעו לראשונה לפני כ-400 אלף שנה, ונעלמו לפני כ-40 אלף שנה. פירושו של דבר הוא שהייתה חפיפה לא קטנה ביניהם ובין המין שלנו, הומו ספיינס, שהופיע לפני כ-200 או 300 אלף שנה. ואולם, במשך חלק ניכר מהתקופה הזאת הייתה ביניהם הפרדה גיאוגרפית: הומו ספיינס התפתח באפריקה, והניאנדרטלים ככל הנראה מעולם לא הגיעו אליה. הם חיו בדרום אירופה ובמרכזה, במרכז אסיה ובמזרח התיכון. בניגוד למה שהאמנו פעם הניאנדרטלים לא היו אבותינו, אלא בני דודינו: שנינו התפתחנו מאב קדמון משותף.
פרס נובל ברפואה או בפיזיולוגיה יוענק השנה לסוונטה פבו (Pääbo), על מחקרו בתחום הגנום של מינים נכחדים בשושלת האדם. | איור: אתר פרס נובל
לפני כמאה אלף שנה, וכנראה עוד יותר מוקדם, החלו בני המין שלנו לצאת מאפריקה ולהגיע אל האזור שלנו, שם מצאו את הניאנדרטלים. מה היה טיב הקשר ביניהם? קשה לענות על כך בהתבסס על עצמות וכלי אבן, ולכן התשובה נאלצה לחכות למחקרים גנטיים - ולסוונטה פבו.
DNA עתיק
פבו למד רפואה באוניברסיטת אופסלה בשוודיה, ותוך כדי כך פיתח עניין בחקר מצריים העתיקה. בעודו חוקר נגיפים עבור הדוקטורט שלו, הוא עסק בסתר בפרויקט צד, שבו ניסה להפיק DNA ממומיות. הוא הצליח לזהות חומר גנטי אנושי ממומיה בת 2,400 שנים, אך גם נחשף לקשיים הטכנולוגיים הרבים של הפקת DNA עתיק. מרגע זה, הקריירה שלו התמקדה בשיפור הכלים הללו, ובניסיונות להוציא חומר גנטי מדגימות עתיקות יותר ויותר.
החומר הגנטי, DNA, לא יכול לשרוד לעד. עם הזמן הוא מתפרק לאבני הבניין שלו, וכל המידע ששמור בו אובד. הזמן המרבי שבו עוד אפשר להפיק מדגימה DNA שלם יחסית, תלוי בתנאים בהם היא נשארה ובכמות החומר הגנטי ההתחלתית. שיניים של ממותות שנמצאו בקפאת עד, למשל, נשמרו טוב כל כך עד שאפשר היה להפיק מהם חומר גנטי לאחר יותר ממיליון שנה. במקומות חמים יותר, ה-DNA מתפרק מהר יותר.
אחת הדרכים להגדיל את הסיכוי למצוא חומר גנטי עתיק היא לחפש DNA שריכוזו בתאים גבוה. רוב ה-DNA שלנו נמצא בגרעין התא: זהו מאגר הגנים העיקרי של התא, וכולל את מה שאנחנו לרוב חושבים עליו כשאנחנו מדברים על הגֵנום שלנו. אבל זה לא המקום היחיד בתא בו אפשר למצוא DNA. בתאים שלנו נמצאים מיטוכונדריה (מיטוכונדריון ביחיד), אברונים שאחראים על פירוק סוכרים והפקת אנרגיה, ולהם יש DNA משלהם. אמנם בגרעין יש יותר DNA מאשר בכל אחד מהאברונים, אך יש אלפי מיטוכונדריה בכל תא, וכל אחד מהם נושא עותק של ה-DNA המיטוכונדרי. לכן יש בגופנו הרבה יותר עותקים של DNA זה, שהופכים את הפקתו מדגימות עתיקות לקלה יותר.
בנוסף, אם עוד נותר DNA בדגימה, ניתן להגדיל את כמותו בעזרת שיטת ה-PCR, שמאפשרת לשכפל קטעי DNA גם אם רק מעט מאוד מהם נמצא בדגימה. ב-1987, זמן קצר לאחר שהומצאה השיטה, עבר פבו לאוניברסיטת ברקלי בארצות הברית. הוא המשיך שם במחקריו על DNA עתיק והיה הראשון ליישם את שיטת ה-PCR על דגימות עתיקות. היא הייתה יעילה מאוד, אך גם הגבירה את הסיכון לזיהום - שכן אם אפילו כמות זעירה של DNA של החוקר הגיעה לדגימה, ה-PCR עלול היה לשכפל אותו. כך החל פבו לעבוד על שיטות למניעת זיהום, כמו חדרים נקיים. המטרה שלו, כבר אז, הייתה להפיק חומר גנטי מעצם ניאנדרטלית.
חומר גנטי שהפיק פבו מעצמות מעמק הניאנדר, ומאוחר יותר גם ממערת דניסובה, חשף את הקשר האבולוציוני והגנטי בין האדם המודרני לבין קרובינו הקדומים | איור: Mattias Karlén, © The Nobel Committee for Physiology or Medicine
גנים של ניאנדרטלים
ב-1990 החל פבו לעבוד באוניברסיטת מינכן בגרמניה. שם הייתה לו גישה למאובנים ניאנדרטליים, ולא סתם מאובנים: העצמות שנמצאו בעמק הניאנדר שליד דיסלדורף ב-1856, ועל שמם נקרא המין. העצמות שמורות במוזיאון בעיר בון, ואוצריו נתנו לפבו חלק מעצם זרוע שעליו יוכל לעבוד. ביולי 1997 פרסמו פבו ועמיתיו חלק מה-DNA המיטוכונדרי של הניאנדרטלים: החומר הגנטי הראשון של אדם נכחד שהופק אי פעם.
החוקרים הישוו את ה-DNA המיטוכונדרי של הניאנדרטלים עם זה של בני האדם, אך כדי להבין באמת את ההבדלים בין האוכלוסיות יש צורך ב-DNA גרעיני. רק כך נוכל להרכיב את הגנום הניאנדרטלי, ולבחון את המשותף והמבדיל בינו ובין הגנום האנושי. פריצת הדרך הזו הגיעה כמה שנים לאחר מכן, כאשר פבו עבד במכון מקס פלנק לאנתרופולוגיה אבולוציונית בליפציג, גרמניה. הפעם עבד פבו על עצמות ניאנדרטלים שנמצאו במערת וינדיה (Vindija) בקרואטיה, ותוארכו לכ-40 אלף שנים לפני זמננו. אלו הן כמה מהעצמות ה"צעירות" ביותר שיש בידינו, ולכן יש סיכוי רב יותר למצוא בהן DNA. פבו ועמיתיו השתמשו באלגוריתמים חדשים, שפותחו במיוחד כדי לנתח ולהרכיב את חלקי ה-DNA שהופקו מעצמות השייכות לשלושה פרטים. ב-2010 פרסמו החוקרים טיוטה ראשונית של הגנום הניאנדרטלי. המידע שהיה בידינו על קרובינו הנכחדים גדל לאין שיעור - וכמעט מיד גילינו גם מידע חדש ומפתיע עלינו עצמנו.
פבו השווה את הגנום הניאנדרטלי לזה של אנשים מודרניים ממקומות שונים - בתחילה ממערב אפריקה, אירופה ומזרח אסיה, ואחר כך גם ממקומות נוספים. הוא גילה שהניאנדרטלים היו קרובים גנטית ללא-אפריקאים יותר מאשר לאפריקאים - ממצא שמצביע על העברת גנים בין אבותיו של האדם המודרני לבין הניאנדרטלים, לאחר היציאה מאפריקה. או במילים אחרות, אבותיהם של האירופאים, האסיאתים וכל מי שאינו אפריקאי העמידו צאצאים עם הניאנדרטלים. חלק מהצאצאים גדלו אצל קרוביהם האנושיים והתרבו איתם, וכך הכניסו את הגנים הניאנדרטליים לאוכלוסייה. כתוצאה מכך, כאחוז עד ארבעה אחוזים מהגנום של בני אדם מודרניים שאינם אפריקאים הגיעה מהניאנדרטלים.
אף שמאובנים של ניאנדרטלים נמצאו באירופה ובמערב אסיה, האירופאים המודרניים אינם קרובים לניאנדרטלים יותר מאשר אנשים החיים במזרח אסיה. מכך הסיקו החוקרים שהמפגש עם הניאנדרטלים התרחש סמוך ליציאה של אבותינו מאפריקה, אולי ממש כאן במזרח התיכון, ולפני שהאוכלוסיות האירופאיות והאסיאתיות נפרדו.
ה-DNA חשף אוכלוסייה גנטית חדשה, קרובה לניאנדרטלים אך שונה מהם: הדניסובים. העץ האבולוציוני של האדם המודרני (מימין), הניאנדרטלי והדניסובי | איור: Mattias Karlén, © The Nobel Committee for Physiology or Medicine
אדם חדש
שנתיים לפני התגלית הזו, ב-2008, הפיקו פבו וצוותו DNA מיטוכונדרי משבר של עצם אצבע שנמצאה במערת דניסובה בסיביר. במערה נמצאו עצמות אדם וכלי אבן, ששויכו לניאנדרטלים - אבל ה-DNA שנמצא היה שונה מה-DNA המיטוכונדרי הניאנדרטלי, כפי שנראה במחקרים קודמים. החוקרים מצאו ראיה גנטית לקיומה של אוכלוסייה נפרדת של בני אדם, שונה מהניאנדרטלים ומבני האדם המודרניים. הראיות לקיומו של האדם הדניסובי, כפי שהוא כונה, התחזקו בדצמבר 2010, כאשר פבו ועמיתיו פרסמו את הגנום של אדם זה, מתוך אותו שבר אצבע. הייתה זו הפעם הראשונה שטיפוס שונה של אדם זוהה אך ורק מתוך הגנים שלו, ללא כל ראיות במאובנים עצמם.
במהרה התברר שגם הדניסובים תרמו מהגנים שלהם לבני אדם מודרניים, אך לאוכלוסייה מצומצמת יותר - בעיקר לתושבי האיים המלנזים. מחקרים מאוחרים יותר מצאו גנים דניסוביים באוכלוסיות אחרות באסיה וגם אצל אמריקאים ילידים, שמוצאם ממזרח אסיה.
בשנים האחרונות המשיכה קבוצתו של פבו להפיק DNA מעצמות עתיקות. הם הראו ששיניים שנמצאו במערת דניסובה היו שייכות גם הן לדניסובים, וגילו עצם שהייתה שייכת לבת תערובת - אישה שאימה הייתה ניאנדרטלית ואביה דניסובי. נראה שחילופי גנים בין אוכלוסיות התרחשו גם כאשר אבותינו לא היו בסביבה.
החוקרים פרסמו רצפי DNA של ניאנדרטלים ממקומות נוספים, וגם של אבותיהם הקדומים של בני האדם המודרניים. ב-2017 הם אף הצליחו להפיק DNA מיטוכונדרי של ניאנדרטלים ודניסובים מדגימות קרקע שנלקחו ממערות בסיביר ובאירופה, וב-2021 - DNA גרעיני מדגימות דומות. היכולת לחקור DNA מהאדמה, ולא להסתפק במאובנים המעטים שיש בידינו, "מרחיבה בצורה דרמטית את האפשרויות שעומדות בפנינו לחקור את ההיסטוריה האבולוציונית של בני אדם קדומים", אמר בנג'מין וורנוט (Vernot), שהוביל את המחקר.
הפליאוגנטיקה שעשתה מהפכה
ככל שהתפרסמו יותר מחקרים גנטיים, כך התברר כמה סבוך הוא הסיפור של מוצא האדם, עם אוכלוסיות שונות שמנהלות ביניהן קשרים מסועפים. במחקריו ייסד פבו תחום מחקר חדש, הפליאוגנטיקה, מדע הגנטיקה העתיקה, ששינה את תפיסתנו לגבי האבולוציה של האדם. בתוך כעשר שנים, גילינו את הקשר הגנטי ההדוק ביננו לבין הניאנדרטלים, מצאנו אוכלוסייה חדשה של בני אדם שלא היינו יכולים לגלות ללא DNA, וצברנו ידע רב על הגנטיקה שלנו עצמנו, ודרכה על ההיסטוריה שלנו. חוקרים מתחומים שונים נעזרים במאגר המידע הגנטי הגדול שפבו ועמיתיו יצרו, כדי לענות על שאלות רבות שלא הייתה שום אפשרות לחקור קודם לכן.
חלק מהשאלות האלו נוגעות לאנשים החיים כיום. דוגמה אחת היא גנים דניסוביים שנמצאו אצל אוכלוסיות אנושיות שונות, ומשפיעים על האנטומיה שלהם. מחקר ישראלי מצא שאצל בני האינואיט נפוץ גן דניסובי שעוזר להם להתמודד עם הקור, ולפי מחקר אחר גן דניסובי נוסף מסייע לתושבי הרמות הטיבטיות לחיות במקומות גבוהים במיוחד, למרות האוויר הדליל.
שאלה אחת שעליה עדיין אין תשובה ברורה היא מדוע הניאנדרטלים נכחדו. האם אבותינו, שהיו רבים יותר וחיו בקבוצות גדולות יותר, התחרו בהם על משאבים, וניצחו? ואולי הם אפילו נלחמו באופן ישיר? פבו מציע אפשרות אחרת, בעקבות התגליות שהראו חילופי גנים רבים בין האוכלוסיות: לא תחרות, אלא קליטה. "יכול להיות שניאנדרטלים ודניסובים נטמעו לתוך אוכלוסיות האדם המודרני", אמר בראיון לניו-יורק טיימס ב-2018. "זה עשוי להיות חלק גדול מהסיפור".
ככל שהתפרסמו יותר מחקרים גנטיים, כך התברר כמה סבוך הוא הסיפור של מוצא האדם. אילוסטרציה של נדידת האדם המודרני מאפריקה, והגנים שאסף בדרך | איור: Mattias Karlén, © The Nobel Committee for Physiology or Medicine
קשרים מסועפים
פבו נולד ב-1955 בסטוקהולם, שוודיה, וגדל עם אימו קארין, שהייתה פליטה מאסטוניה. קארין עבדה במשך תקופה ככימאית במעבדתו של סונה ברגסטרום (Bergström), שזכה בעצמו בפרס נובל לרפואה ב-1982 עם שני חוקרים נוספים. בין קארין פבו לברגסטרום הנשוי התפתח רומן, ממנו נולד סוונטה, באותה שנה בה נולד בן לברגסטרום ואשתו. בשבתות האב היה מבקר את בנו מחוץ לנישואין, ומטייל איתו במקומות בהם חשב שלא יזהו אותו.
ב-1986 פבו סיים את לימודי הדוקטורט שלו באוניברסיטת אופסלה בשוודיה. בתחילת דרכו באוניברסיטה הוא למד אגיפטולוגיה, מאחר שהיה מוקסם ממומיות, אך כשגילה שהלימודים כוללים בעיקר כתב חרטומים עבר ללמוד רפואה, ולבסוף ביולוגיה של התא. עם סיום לימודיו המשיך לפוסט-דוקטורט באוניברסיטת ציריך בשוויץ ולאחר מכן באוניברסיטת ברקלי, בקליפורניה שבארצות הברית. ב-1990 הוא התקבל כפרופסור באוניברסיטת מינכן, בגרמניה. ב-1999 הוא הקים את מכון מקס פלנק לאנתרופולוגיה אבולוציונית בליפציג, גרמניה, שם הוא פעיל עד היום.
בברקלי פבו, שראה את עצמו כהומוסקסואל, פגש את לינדה ויגילנט (Vigilant), פרימטולוגית וגנטיקאית אמריקאית. הם נפגשו שוב כששניהם עברו לליפציג, והתפתח רומן בין פבו לבין ויגילנט, שהייתה נשואה לאחד מעמיתיו ושותפיו. הרומן הוליד מאמרים משותפים רבים, נישואים בהוואי, ובן ובת (לויגילנט שני בנים מנישואיה הקודמים). בעקבות הרומן והנישואים כיום פבו מזדהה כביסקסואל.
פבו זכה בפרסים רבים על מחקריו, ביניהם פרס פריצת דרך במדעי החיים (2016), מדליית דרווין-וולאס (2019), פרס יפן (2020), ופרס מאסרי (2021).
