מוטציה – טוב או רע?

מוטציה: מועילה או מזיקה?

מוטציות הן שינויים אקראיים בחומר התורשתי, והן אחד מהמנגנונים התורמים להתרחשותה של האבולוציה. רבות מהמוטציות משפיעות על המבנה, התפקוד או ההתנהגות של היצור החי, ומגדילות או מקטינות את סיכויו לשרוד, להתרבות ולהוריש את המוטציה לדור הבא. לרוב, מוטציות שליליות אינן נשמרות באוכלוסייה, למעט מקרים שבהם מוטציות שליליות לכאורה מקנות גם יתרון. לעיתים מוטציה אחת יכולה להיות ההבדל בין חיים למוות. אך האם תמיד נוכל לקבוע באופן ברור אם מוטציה היא מזיקה או מועילה?

אנמיה חרמשית: מחלה שהיא תוצאה של מוטציה בגן אחד

בכתבה זו נחקור מוטציה בגן אחד בבני האדם, מוטציה הגורמת לאנמיה חרמשית. אנמיה חרמשית היא מחלת דם תורשתית, הנגרמת עקב מוטציה בגן המקודד לייצור החלבון המוגלובין, האחראי לקשירת החמצן בתאי הדם האדומים. המוטציה בהמוגלובין גורמת לפגם במבנה החלבון, וכתוצאה מכך לפגיעה במבנה תאי הדם. תאי הדם מאבדים את המבנה הרגיל שלהם, דמוי הדסקית, והופכים להיות דמויי חרמש – מכאן שם המחלה. המבנה הפגום פוגע ביכולתו של ההמוגלובין לקשור חמצן ולהעבירו לתאי הגוף. המחסור בחמצן בתאי הגוף מהווה פגיעה חמורה ועלול לגרום אף למוות.

עדויות לקיומה של מוטציה הפוגעת בבני אדם ומובילה לאנמיה קשה, ואף למוות בגיל צעיר, קיימות כבר בדיווחים של רופאים מהמאה ה-17. המחלה עצמה תוארה בתחילת המאה ה-20 והוגדרה כמחלה גנטית, העוברת בתורשה מהורים לצאצאים. גילוי הגן האחראי לייצור ההמוגלובין הביא להתפתחות של בדיקות, המאפשרות לבדוק את נוכחות המוטציה בבני האדם.

לגן האחראי על בניית חלבון ההמוגלובין יש שני העתקים (אללים), וכל פרט יורש מכל אחד מהוריו העתק אחד. כלומר בכל צאצא יכולות להיות אחת מהאפשרויות הבאות של גן זה:

• שני אללים (העתקים) תקינים, ואז כל תאי הדם האדומים יכילו חלבון הומוגלובין תקין.
• שני אללים עם מוטציה, ואז כל תאי הדם האדומים יכילו חלבון המוגלובין פגום.
• אלל פגום ואלל תקין, ואז חלק מתאי הדם יהיו עם המוגלובין תקין וחלק עם המוגלובין פגום.

צאצאים הנושאים שני אללים מוטנטים (כלומר, שעברו מוטציה) של הגן, כלומר, שכל ההמוגלובין בתאי הדם האדומים שלהם פגום, מפתחים מחלה תורשתית קשה הנקראת אנמיה חרמשית. רבים מהחולים מתים בגיל ההתבגרות או בראשית שנות ה-20 לחייהם, ובדרך כלל לא מספיקים להתרבות ולהוריש את הגן שעבר מוטציה. צאצאים הנושאים שני אללים תקינים של הגן אינם חולים במחלה בכלל. לצאצאים הנושאים אלל תקין ואלל מוטנטי יש מספיק תאי דם אדומים תקינים כדי שהובלת החמצן לתאי הגוף תהיה יעילה דיה. רובם מתפקדים באופן רגיל ואף מתרבים, ומעבירים אללים תקינים ואללים פגומים לצאצאיהם.

האם יכול להיות יתרון להמוגלובין פגום?

מכיוון שאנשים החולים באנמיה חרמשית מתים בגיל צעיר, היינו מצפים שהאלל המוטנטי של הגן הגורם למחלה יהיה נדיר באוכלוסייה, שכן המוטציה מזיקה לסיכוייו של הפרט לשרוד ולהתרבות. אולם להפתעת החוקרים, התגלה שבאזורים מסוימים בעולם האלל המוטנטי נשמר ברמה קבועה באוכלוסייה. כיצד זה ייתכן?

למרבה ההפתעה התשובה קשורה במחלת המלריה –  מחלת חום קשה, הגורמת לתמותה ושכיחה באזורים שונים בעולם, ביניהם אפריקה ומזרח אסיה. נמצא שבאוכלוסיות החיות באזורים אלה, אנשים בעלי אלל תקין ואלל מוטנטי עמידים יותר למחלת המלריה בהשוואה לאנשים שנושאים שני אללים תקינים. כלומר, המוטציה המקודדת לחלבון המגולובין פגום מעלה דווקא את הכשירות באזורים שבהם המלריה שכיחה. במקרה זה, הברירה הטבעית מסבירה את השכיחות הגבוהה של האלל המוטנט באוכלוסייה.

הסבר אחר לשכיחות הגבוהה של האלל המומנט הוא נדידת גנים. המלריה היא מחלה נדירה באמריקה הצפונית, ולמרות זאת נראה כי נשמרת שם תדירות גבוהה של אללים מוטנטיים באוכלוסייה. במקרה זה, הסיבה לכך היא נדידת אוכלוסיות מאפריקה ומדרום אמריקה לאמריקה הצפונית.

מועילה או מזיקה? תלוי בסביבה!

מוטציות גנטיות מעלות את השונות הגנטית באוכלוסייה, והברירה הטבעית יכולה לפעול עליהן בדרכים שונות. יש מוטציות שתורמות לסיכוייו של פרט לשרוד ולהתרבות, יש כאלה שמפחיתות את סיכוייו ויש שלא משפיעות כלל. כפי שראינו במקרה של אנמיה חרמשית, לא תמיד התשובה היא חד-משמעית. בתנאי סביבה מסוימים יכולה המוטציה להקנות יתרון הישרדותי לבעליה, ובתנאי סביבה אחרים היא עלולה לחבל בסיכוייו לחיות, לשגשג ולהתרבות.