להתרבות או להזדקן

בתקופת שושלת ג'וסון הקוריאנית (1910-1392) סריסים היו חלק בלתי נפרד מהחצר הקיסרית. רובם היו גברים שסורסו בצעירותם וביוזמת הוריהם, שרצו להבטיח לילדיהם מקצוע מכובד בקירבת הקיסר. הוא מצידו העדיף עובדים שלא יתעסקו עם נשותיו. מחקר שפורסם לפני קצת יותר מעשור חשף שחיי הסריסים לא היו רק טרגיים, אלא גם ארוכים במיוחד. על סמך תיעוד מדוקדק של פרטי חייהם ומותם של 81 סריסים, החוקרים גילו שהם חיו בממוצע 14 עד 19 שנים יותר מגברים לא מסורסים שהגיעו ממעמדות סוציואקונומיים דומים.

הממצאים אמנם מרתקים, אך לא כל כך מפתיעים. הקשר שבין מערכות הרבייה ואריכות החיים ידוע כבר מראשית המאה ה-20, אז הבחינו חוקרים שקיים יחס קבוע בין הזמן שלוקח לבעל חיים להגיע לבגרות מינית, ואורך החיים החציוני שלו. לפי תיאוריית הגוף החד פעמי (disposable soma theory) היחס הזה הוא תוצאה של מאבק על משאבי אנרגיה מוגבלים שיש לכל בעל חיים בין "משימות" שונות של הגוף: גדילה, תחזוקת הגוף, התרבות, ואריכות ימים. לפי התיאוריה הזו, אפשר לשער שהסריסים העקרים, למשל, "חסכו" את האנרגיה שדרושה לייצור תאי זרע, וזכו כך להאריך ימים.

עם זאת, יש מחקרים שמרמזים כי הקשר בין אורך החיים ומערכת הרבייה הוא עמוק ומורכב יותר. למשל, הסרת השחלות של תולעים עגולות (C. elegans), שבהן מיוצרים תאי המין, לא השפיעה בכלל על תוחלת החיים, אך הוצאת הביציות עצמן מהשחלות, האריכה את חיי התולעים בכ-60 אחוזים בממוצע. הסלקטיביות הזו מעידה כי אברי המין עצמם מסוגלים לתקשר עם תאי הגוף ולהשפיע כך על משך החיים. אך לא היה ידוע אם התופעה הזו קיימת גם בבעלי חוליות, או רק אצל חסרי חוליות כמו תולעים. כעת, הגישה הזו זוכה לתמיכה נוספת: מחקר ישראלי חדש שבחן את הקשר בין תאי המין לאורך החיים בדגי קילי מצא כי פגיעה בתאי המין מובילה לקשת של תגובות מורכבות, השונות בין זכרים לנקבות, וכוללות שינויים בתוחלת החיים, שיפורים ביכולת של תאי הגוף לתקן נזקי DNA, ותמורות במערכת חילוף החומרים. כמו הממצאים בתולעים העגולות, גם הפעם נחשפה מערכת תקשורת מורכבת, שקשה להסבירה באמצעות תיאוריית הגוף החד פעמי. 

חיים קצרים ונוחים למחקר. דג קילי ממין זכר | מקור: ד"ר איתמר הראל

דג בגיל הזהב

דגי קילי מגיעים לבגרות מינית תוך 14 יום, ובתנאי מעבדה חייהם אורכים כ-6-5 חודשים. אלה חיים קצרצרים ביחס לרוב החולייתנים, תת מערכה הכוללת את הדגים, הזוחלים, הדו-חיים, העופות, ואותנו – היונקים. קרבתם הגנטית היחסית לבני האדם, בהשוואה לזבובים או לתולעים עגולות, יחד עם חייהם הקצרים הופכים אותם לחיות מודל מתאימות במיוחד למחקרים בנושא אריכות ימים.

איתמר הראל, גנטיקאי מהאוניברסיטה העברית בירושלים וראש הקבוצה שפירסמה את המחקר, הוא אחד ממספר מצומצם של חוקרים בעולם שפועלים להרחבת השימוש בדגי הקילי כחיות מעבדה. מכיוון שהמחקר בדגים אלה צעיר למדי, מאגרי המידע הגנטיים והאנטומיים הרבים שקיימים על עכברים, תולעים עגולות, שמרים או וזבובים אינם קיימים עבוד חוקרים של דגי קילי, וכך גם המידע על תאי מערכת הרבייה בדגים והסממנים האופייניים להם.

"התחלנו במיפוי יסודי של תאי המין בדגי הקילי, ורק אחרי שלמדנו לזהות את שלבי ההתפתחות  שלהם, יכלנו לבצע סידרה של מניפולציות גנטיות וליצור דגי קילי עם מגוון מצבים הגורמים לעקרות" סיפר הראל לאתר מכון דוידסון. למשל, היו דגים עם תאי מין בלתי מפותחים, דגים עם תאי מין מפותחים אך לא פוריים, ודגים ללא כל תאי מין, "הנחת העבודה הייתה שאם תאי הגוף ותאי המין אכן נאבקים על משאבים, שיבושים שונים בתאי המין יניבו שינויים במגוון מערכות, שיוכלו לנצל את האנרגיה ל"משימות" אחרות – כמו אריכות חיים או שמירה על בריאות הגוף". בפועל, צוות המחקר גילה כי רק המוטציה שמנעה לחלוטין ייצור של תאי מין הביאה לשינויים משמעותיים בבריאות תאי הגוף של הדגים ובאורך חייהם, בדומה למחקרים בתולעים. 

המדענים שהובילו את המחקר. משמאל לימין: איתן מוזס, ד"ר איתמר הראל ותהילה אטלן | מקור: דוברות האוניברסיטה העברית בירושלים

סופר-דגיגה

דרך מעניינת לבדוק את היכולת של הגוף להישאר צעיר ובריא הוא להכניס אותו למצב של רגנרציה – כלומר, יצירה מחודשת של תאי הגוף. כשחותכים את הזנב של נקבות הקילי, הן מסוגלות להצמיח אותו מחדש, אך אם חושפים אותן לקרינה חזקה לפני כן הפגיעה ב-DNA כה נרחבת עד שמנגנוני התיקון של החומר הגנטי לא עומדים בעומס, והזנב לא יוכל לשוב ולגדול. אף על פי כן, נקבות קילי שעברו מוטציה שמנעה מהן לייצר תאי מין, דווקא כן הצליחו לגדל את זנבם לאחר החשיפה לקרינה. "זה היה כאילו התאים פיתחו כוחות על", אמר הראל. עם זאת, הממצאים גם הצביעו על כך שמדובר בתגובה ייחודית ומורכבת: היא לא נצפתה באף מנגנון אחר של עקרות בנקבות, וגם לא ממש השפיעה על אורך החיים של הדגיגות.

בזכרים, לעומת זאת, המוטציה הניבה תמורות אחרות. הזנב של זכרי הקילי הוא צבעוני ומרכזי בתהליך החיזור, וייתכן שזו הסיבה שיש לזכרים הגנה מיוחדת המאפשרת לזנבות לעבור רגנרציה טוב יותר מאשר אצל נקבות – אפילו אחרי חשיפה לקרינה. במקום לבחון את הזנב, החוקרים התמקדו באורך החיים של הזכרים. אם המוטציות לא הובילו לאריכות ימים בנקבות, בזכרים הן דווקא חוללו פלאים: המוטציה שמנעה את התפתחות תאי המין האריכה את משך החיים המרבי של הזכרים בכ-50 אחוזים, ואת אורך החיים החציוני בכ-11 אחוזים. כשהחוקרים בחנו אילו מערכות הושפעו, הם זיהו, בין היתר, שתיפקודה של מערכת חילוף החומרים היה דומה יותר לתפקוד האופייני לדגים צעירים. החוקרים עוד מתקשים לקבוע מה גורם להבדלים בין המינים, אבל דגי הקילי הם לא היחידים שבהם שינויים במערכת הרבייה משפיעים רק על אורך החיים של הזכרים. נקבות עכברים שעברו כריתת שחלות, למשל, חיו זמן קצר מהרגיל, ועדויות דומות נצפו בנשים שעברו כריתה של השחלות, ומשך חייהם לא התארך .

הגרפים מראים את אחוז הדגים ששרדו בכל שבוע שחלף בדגים ללא תאי מין (באדום) או בקבוצת הביקורת (כחול). בצד שמאל מוצגים אחוזי ההישרדות של הזכרים, ומימין - של הנקבות. תורגם מתוך המאמר המקורי

ממצאי המחקר מצביעים על כך שהקשר בין מערכת הרבייה לשאר הגוף הוא מורכב, וחשוב מכך –  שבמקום מאבק על משאבים, ככל הנראה מתקיימת תקשורת מפותחת בין בין תאי המין למערכות הגוף האחרות. "באמצעות התקשורת הזו, תאי המין יכולים להשפיע על קשת רחבה של מנגנונים ביולוגיים בגוף" סיכם הראל. באמצעות העבודה עם דגי הקילי החוקרים מקווים להמשיך ולפענח את האותות שבין תאי מין, הזדקנות ואף תיקון נזקי ה-DNA, וללמוד כיצד הם פועלים אחרת בזכרים ונקבות.