לתפוס את הפרה בקרניה – בהנדסה גנטית

העדות המוקדמת ביותר לביות של בעלי חיים היא שרידי כלב בני כ-15 אלף שנה, ולפי התיאוריה המקובלת כיום הכלב אכן היה בעל החיים הראשון שהאדם ביית. מאוחר יותר נכנסו לחיינו גם הפרות, הכבשים, הסוסים, החזירים, התרנגולות ושאר חיות המשק. יתר על כן, נראה שהתהליך הזה קדם אפילו למהפכה החקלאית והמעבר ליישובי קבע.

ביות הוא תהליך של שיתוף פעולה בין בני האדם לבין בעלי חיים אחרים: האדם מספק לבעל החיים מזון והגנה ובתמורה מפיק ממנו תועלת. איך התבצע התהליך בפועל? לפני כ-20-15 אלף שנה בערך הבינו כנראה בני האדם והכלבים שאם הלהקות שלהם ישלבו כוחות, הציד יהיה יעיל יותר מאשר אם כל להקה תצוד בנפרד. להקות כלבים שגילו אמון בבני אדם זכו לצוד ביחד איתם ונהנו משלל רב. כך העדיפה הברירה טבעית כלבים שהיו ידידותיים לבני אדם. בהמשך בני האדם הפכו לחקלאים והציד הצטמצם מאוד אבל אוכלוסיית הכלבים השלטת נשארה זו שחיה בידידות עם בני האדם.

בניסוי הנמשך כבר עשרות שנים, החוקרים הרוסים דמיטרי בלאייב (Belyaev) ולודמילה טרוט (Trut) מדגימים תהליכי ביות של שועלים אדומים. בלאייב התחיל את הניסוי כבר בשנות ה-50 של המאה הקודמת. הוא חילק שועלים אדומים לשלוש קבוצות – השועלים בקבוצה אחת היו אלה שנרתעו מצוות המחקר ואף נשכו אותם; השועלים בקבוצה השנייה אפשרו לחוקרים לגעת וללטף אך לא יזמו אינטרקציה איתם; והקבוצה השלישית הייתה חברותית וחבריה כשכשו בזנבם למראה החוקרים.

צוות המחקר ברר שועלים לפי הנטייה שלהם להתנהגות חברותית כלפי בני אדם והכליא ביניהם. תוך דורות מעטים הנטייה התחזקה עד כדי כך שהיה צריך לפתוח קבוצה נוספת – שועלים שחיפשו קרבה של בני אדם באופן פעיל. השועלים האלה הפגינו חיבה רבה כלפי צוותי המחקר, נהגו ללקק אותם ולנסות למשוך את תשומת לבם, ואף הגיבו כשקראו בשמם והפגינו קנאה כששועל אחר היה עם בני האדם.

בסיכום ביניים שנעשה בשנת 2012 נמצא כי כ-80-70 אחוז משועלי הניסוי השתייכו כבר לקבוצה הרביעית. בנוסף לשינוי ההתנהגותי נמצאו אצלם גם שינויים גופניים, כמו הופעת כתמים בפרווה, אוזניים שמוטות במקום זקופות ועוד. אפשר לכאורה לשער שכאשר השועלים נמצאים בקבוצה הם לומדים התנהגות זה מזה וכך מגלים שמי שחברותי כלפי בני האדם זוכה ליחס מועדף ומשתלם. אולם השינויים הגופניים שנלוו לשינויים ההתנהגותיים מעידים שזה כנראה לא המצב ושתכונות ההתנהגות עוברות בתורשה.

למעשה, אפשר לראות שינויים גופניים גם בשרידי כלבים מהעבר הרחוק, דבר שמחזק את ההנחה שתהליך ביות השועלים דומה באופיו לביות הכלבים בימי קדם. כמו כן זה מעיד שבני האדם אכן השרו שינוי גנטי ממשי באוכלוסיית הכלבים.

ברירה מלאכותית של פרות
הביות גרר שינוי גנטי בכל בעלי החיים שעברו אותו. בני האדם השתמשו בברירה מלאכותית כדי ליצור זנים חדשים שימלאו את צרכיהם בצורה מושלמת. כיום קיימים זני פרות שבני אדם מגדלים עבור בשר וזנים אחרים שמגדלים דווקא עבור חלב – לראשונים יהיה מבנה שריר אופטימלי לתעשיית הבשר ולאחרונים תהיה תנובת חלב גבוהה במיוחד. ההתרבות של הפרות כיום אינה ספונטנית וגם לא רומנטית במיוחד – הפרות עוברות הזרעה מלאכותית בזרע של פרים שנבחרו במיוחד לשם כך, והכל כדי להשביח את הזן ולהבטיח צאצאים מתאימים – לצרכינו.

אחד הקשיים בגידול פרות חלב הוא שלפרות האלה יש קרניים. החקלאי כמובן אינו מעוניין בהן, ולכן מסיר אותן בתהליך כואב. לעומת זאת, לאחדים מזני הפרות שמגודלות לבשר אין קרניים. להלכה אפשר להכליא בין הזנים ולברור באופן מלאכותי צאצאים שיהיו גם חסרי קרניים וגם בעלי תנובת חלב גבוהה, בדומה לתהליכי החקלאות המסורתית. הבעיה היא שתהליך כזה דורש השקעה רבה ונמשך שנים ארוכות. במציאות כזו קשה מאוד למצוא חקלאים שיסכימו להשקיע כך, משום שהכנסתם תהיה נמוכה במשך זמן רב.

וממנה להנדסה גנטית
שיתוף פעולה של חוקרים מאוניברסיטת מינסוטה עם חוקרים מהחברה האמריקאית "רקומבינטיקס" הוביל ליצירת זן של פרות חלב ללא קרניים. מבחינה גנטית יש לגֶן שני מופעים (אללים) – אחד שגורם להופעת קרניים והשני לא. החוקרים השתמשו בהנדסה גנטית כדי להחליף את גֶן הקרניים בגֶן ללא הקרניים.

לשם כך הם לקחו תרבית תאים של פרת חלב והשתמשו בטכנולוגיה בשם TALEN שמאפשרת לזהות רצף DNA ספציפי ולחתוך אותו מהגנום על ידי אנזים מיוחד. במקביל הכניסו לתאים רצף חדש – שהוא המופע השני של הגֵן שאינו גורם להופעת הקרניים. כך נוצרו תאים של פרת חלב עם גֶנוֹם זהה כמעט לגמרי למטען הגנטי המקורי, פרט לשינוי בגן שאחראי על היווצרות הקרניים.

כעת לקחו החוקרים ביציות של פרת חלב, הוציאו מהן את גרעין התא והכניסו במקומו את גרעיני התאים שעברו עריכה גנטית. הביציות הופרו בזרע של פר חלב והוחזרו לרחם של פרות חלב. בסיום התהליך נולדו שני עגלים בריאים ונטולי קרניים. כשריצפו את הגנום שלהם והשוו אותו לזה של פרות מאותו זן, לא נמצאו שינויים אחרים.

הנדסה גנטית מפחידה הרבה מאוד אנשים, קל וחומר כשמדובר בהנדסה של בעלי חיים. הכלאה קלאסית בין זני הפרות הייתה יוצרת בסופו של דבר פרות חלב ללא קרניים, אך אי אפשר היה למנוע שינויים גנטיים נוספים, שכן חצי מהגנום מגיע מהאב והחצי השני מהאם, ובהכלאה קלאסית אין ניטור מסודר של השינויים. בני האדם מתערבים בתכונות של בעלי חיים במשך אלפי שנים, וברור שההתערבויות האלה גורמות לשינויים גנטיים משמעותיים. שיטות מתקדמות של הנדסה גנטית מאפשרות בקרה הדוקה הרבה יותר של השינוי, ומצמצמות למינימום שינויים נוספים שעלולים להוביל להשפעות לא רצויות.