אנחנו חושבים על עצמנו כבני אדם, כל חלק מאיתנו שייך לנו ואנושי לחלוטין. אך האמת היא שחלק לא קטן מהחומר הגנטי שלנו, ה-DNA, הוא ממקור חיצוני. הוא הגיע בין היתר מנגיפים הקרויים רטרו-וירוסים, שהדביקו את אבותינו לפני מאות מיליוני שנים עד מאות אלפי שנים, פלשו לגנום שלהם, והותירו בו שאריות DNA שעברו לדורות הבאים.
רצפים גנטיים נגיפיים כאלו נקראים רטרו-וירוסים אֶנדוֹגֵנִיים (ERV), וכיום הם מרכיבים שמונה עד עשרה אחוזים מהגנום של בני האדם. חלקם חסרי כל תפקיד ידוע, אבל כמה מהרצפים "גויסו" במהלך האבולוציה והפכו לגֵנים עם תפקידים חדשים, כגון בקרה על פעילות גנים אחרים בעובר, או הגנה עליו ועלינו מפני נגיפים אחרים. גם הגן סינסיטין (Syncytin), שאצל בני אדם וכמה יונקים אחרים חשוב ליצירת הקשר בין השליה לרחם, הוא גן שמקורו בנגיף.
חלק מהגנים האלו מופעלים בשלבים המוקדמים ביותר של ההתפתחות העוברית, והיא לא יכולה להתקיים בלעדיהם. במחקר חדש, שנערך בעכברים, גילו חוקרים מהמרכז הספרדי הלאומי לחקר הסרטן (CNIO) כיצד שריד כזה של נגיף קדום אחראי על שלב חיוני ומוקדם בהתפתחות העובר.
לאחר ההפריה הביצית המופרית מתחלקת והופכת מתאים עם פוטנציאל התפתחותי בלתי מוגבל לתאים מתמחים יותר ויותר. השלבים הראשונים של התפתחות עובר עכבר | צילום: Dr M. Zernicka-Goetz, Gurdon Institute. CC0 1.0 Universal, via Wellcome Collection
בשעות הראשונות לאחר ההפריה הביצית המופרית – הזיגוטה – מתחלקת לשני תאים. שני התאים האלה הם תאים טוטיפוטנטיים, כלומר תאים עם פוטנציאל בלתי מוגבל, שיכולים להפוך לכל סוג של תא בעובר וגם מחוץ לו, למשל לתאי השלייה. בשלבים הבאים, בהם התאים מתחלקים לארבע תאים ויותר, התאים הופכים למתמחים יותר ויותר: לפלוריפוטנטיים, שיכולים להפוך לכל אחד מתאי העובר, אך לא לתאי שליה; ובסופו של דבר לתאים מתמחים, כגון תאי שריר או כליה, שאינם יכולים עוד להשתנות ולהפוך לתא אחר. כך עד שמהזיגוטה מתקבל יצור שלם, כגון אדם, חתול, או עכבר.
בעכברים גן ממקור נגיפי בשם MERVL, שלמקביל שלו בבני אדם קוראים HERVL, מופעל בשלב שבו העובר מורכב משני תאים טוטיפוטנטיים. רק כאשר פעילות הגן פוחתת מתאפשר המעבר לפלוריפוטנטיות, שבלעדיו ההתפתחות העוברית לא תימשך. במחקר החדש מצאו החוקרים את המנגנון שבאמצעותו MERVL משפיע על הפוטנציאל ההתפתחותי של תאי העובר.
פירוק והגנה
התוצר של הגן MERVL הוא חלבון בשם MERVL-gag, שדומה לחלבון gag של רטרו-וירוסים כגון HIV. החוקרים גילו שהחלבון הזה נקשר לחלבון אחר בתא, הקרוי URI. התפקיד של URI בהתפתחות העוברית לא היה ידוע, אך מחקרים קודמים הראו שפגיעה בחלבונים דומים בזבובי תסיסה ובתולעים גרמה למות העוברים.
הגן MERVL, שריד של רטרו-וירוס קדום, חיוני לשלבים הראשונים של ההתפתחות העוברית. רטרו-וירוס | איור: Julee Ashmead, Shutterstock
כעת התברר לפחות אחד התפקידים של URI: הוא נקשר בעובר לשני גורמים ידועים שחיוניים להפיכת תאים לפלוריפוטנטיים, ומגן עליהם. אולם, כאשר יש בתאים רמות גבוהות של החלבון הנגיפי MERVL-gag, הוא נקשר ל-URI ומונע ממנו לפעול. בעקבות זאת שני הגורמים נותרים ללא הגנה, מפורקים, והתא נותר במצב טוטיפוטנטי - המצב המוקדם יותר, בו לתאים יש את הפוטנציאל הגדול ביותר. רק כאשר ריכוז החלבון הנגיפי יורד, URI משתחרר לחופשי, ותאי העובר יכולים להפוך מטוטיפוטנטיים לפלוריפוטנטיים ולהמשיך בהתפתחות העוברית.
"זה מעבר חלק", הסביר סרחיו דה לה רוסה (de la Rosa) שהוביל את המחקר. "כאשר יש ביטוי גבוה של חלבון נגיפי, יש פחות גורמים פלוריפוטנטיים; כשביטוי הרטרו-וירוס האנדוגני פוחת, URI מייצב כאלו גורמים". כשהגורמים האלו מתייצבים הם מאפשרים להתפתחות העוברית לעבור לשלב הבא.
המחקר נעשה בעכברים ועוד אי אפשר לדעת אם הממצאים בו תקפים גם לשלבים הראשונים של התפתחות העוברית בבני אדם, אף שידוע שגם היא תלויה בגנים נגיפיים. עם זאת, הממצאים מראים – שוב – את החשיבות של גנים "זרים" לאבולוציה שלנו ושל כל היצורים החיים.