האבולוציה הגנטית המפתיעה של הצמחים הקדומים

Preface First

This is a debugging block

Preface Second

This is a debugging block

Preface Third

This is a debugging block

תוכן

This is a debugging block

התגלה המנגנון האפיגנטי בצמח הטחב הקדום, השונה מהותית מזה של אורגניזמים מפותחים יותר - מצמחים פורחים ועד האדם

חוקרים גילו מנגנון אפיגנטי מרכזי בצמח הטחב, ממיני הצמחים הקדומים ביותר, שהופיע כבר לפני 400 מיליון שנה, ושרד בעולמנו עד היום. לדבריהם, מדובר במנגנון קריטי לשימור תיפקודו ויציבותו של הגנום.

 

כלי חדש לשליטה בביטוי גנים

אפיגנטיקה עוסקת בשינויים תורשתיים בתפקוד הגנים, שאינם כרוכים בשינוי רצף ה-DNA עצמו. מנגנון מרכזי באפיגנטיקה נקרא מתילציה: קבוצה כימית קטנה המכונה מתיל (CH3), מתחברת לאחת מחומצות הגרעין המרכיבות את רצף ה-DNA, ומשפיעה בדרך זו על רמת הביטוי של הגנים – מהשתקה ועד לעוצמה מלאה. החוקרים מסבירים שניתן להשוות זאת לטעמי המקרא: הם אינם משנים את הטקסט, אך מורים לנו איך להגות את המילים, באיזו עוצמה ועם אלו הדגשים.

 

במסגרת המחקר, ביקשו החוקרים לחקור תהליכי מתילציה באפיגנטיקה בין-תאית (שבה השינוי נשמר בזמן חלוקה של תא האם לתאי הבת) בצמח הטחב - מהצמחים הקדומים ביותר באבולוציה, שקיים עד היום. המחקר נערך בהובלת פרופ' ניר אוהד, ראש מרכז מן לביטחון מזון מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, ד"ר אסף צמח, ד"ר קתרין דומב וד"ר אביבה כץ. המאמר פורסם בכתב העת המדעי PNAS.

 

"המנגנון שגילינו הוא יעיל מאוד, אך שונה מהותית מרוב המנגנונים האפיגנטיים השומרים על תפקוד הגנום ביצורים מפותחים יותר, מצמחים פורחים ועד האדם", מסביר פרופ' אוהד. "אנחנו סבורים שהוא עשוי לשמש ככלי חדשני לשליטה בביטוי גנים במחקר, ברפואה ובתעשייה הביוטכנולוגית".

 

חלון הצצה אל האבולוציה

באמצעות הנדסה גנטית יצרו החוקרים צמחי טחב בעלי שתי מוטציות שונות: בחלקם התרחשה מתילציה רק על רצפי CG בגנום - סוג המתילציה הנפוץ ביותר באורגניזמים מפותחים, כולל האדם ואחד משלושה בצמחים, ובחלקם היא התרחשה רק על רצפים אחרים, שאינם CG (non-CG).

 

להפתעתם גילו החוקרים שבניגוד לאורגניזמים מפותחים, בטחב קיים שוויון כמותי בין שני סוגי המתילציה, ויותר מכך: המתילציה על רצפים שאינם CG יעילה ופעילה יותר, ומשפיעה יותר על ביטוי הגנים. הם מצאו כי טחב ללא מתילציה מסוג זה נפגע בצורה קשה ביותר, והתפתחותו אינה תקינה.  

 

"מדובר במנגנון ראשוני מאוד, שנותן לנו חלון הצצה אל האבולוציה של בקרה אפיגנטית בצמחים, כבר בשלביה המוקדמים ביותר", אומר פרופ' אוהד. "במחקרים הבאים נוכל להשוות את המנגנון הקדום למתילציה שהתפתחה בהמשך הדרך, לדוגמה בגנום של צמחים פורחים, שהופיעו לפני 100 מיליון שנה, כלומר 300 מיליון שנה אחרי הטחב".

 

"התגלית שלנו מחוללת מהפך בתפיסה המקובלת", מחזק את דבריו ד"ר צמח ומסכם "היא מוכיחה את חשיבותו ואת יעילותו של מנגנון המתילציה ברצפים שאינם CG, אשר בבני אדם קיים בעיקר בעוברים ובמוח. יותר מכך, היא נותנת בידינו ארגז כלים חדש ואפקטיבי לשליטה על בקרת הגנים בכל אורגניזם – צמחים, בעלי חיים ובני אדם. כלים חדשניים אלה עשויים לשמש בעתיד לפיתוחים ביוטכנולוגיים בתעשייה, בחקלאות וברפואה".

 

פרופ' ניר אוהד

Postscript First

This is a debugging block

Postscript Second

This is a debugging block

Postscript Third

This is a debugging block

Postscript Fourth

This is a debugging block