מדעני מכון ויצמן למדע זיהו 6,500 גנים המתבטאים באופן שונה בנשים ובגברים

נשים וגברים נבדלים זה מזה בדרכים שונות, למשל בסיכון לחלות במחלות מסוימות או באופן תגובתם לתרופות. ממה נובעים הבדלים אלו, וכיצד ניתן להסביר אותם? חוקרי מכון ויצמן למדע גילו באחרונה אלפי גנים אנושיים המתבטאים, כלומר מופעלים, באופן שונה בכל אחד משני המינים. המיפוי המפורט של ההבדלים בביטוי הגנים בין גברים לנשים, שהתפרסם בכתב-העת המדעי BMC Biology, משמש עדוּת לכך שבזכרים ובנקבות מתחוללים תהליכי אבולוציה נפרדים, גם אם בעלי תלות הדדית.

כבר לפני מספר שנים ניסו פרופ' שמואל פיטרוקובסקי וד"ר מורן גרשוני, מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית, להשיב על השאלה: מדוע שכיחותן של מחלות מסוימות באוכלוסייה גבוהה יותר ממה שניתן היה לצפות? כך למשל, השניים הצביעו על כך ששכיחותן של בעיות פוריות מגיעה עד כדי 15% מקרב הזוגות בעולם המערבי, בניגוד לכאורה להיגיון האבולוציוני הפשוט, שלפיו מוטציות גנטיות הפוגעות בפוריות היו אמורות להיות מנופות באמצעות מנגנוני הברירה הטבעית בשל השפעתן הישירה על כמות הצאצאים. פיטרוקובסקי וגרשוני הראו במחקרם, כי מוטציות בגנים הקשורים בייצור זרע מצליחות להתפשט באוכלוסייה דווקא מפני שרבים מהגנים הללו מתבטאים אך ורק בגברים. לפיכך, מוטציה גנטית הגורמת "בעיות" רק במחצית מהאוכלוסייה – מהותית ככל שתהיה – תועבר ללא הפרעה לדור הבא על-ידי המחצית השנייה.

ככל שגן היה ספציפי יותר לאחד המינים, כך ראינו יעילות נמוכה יותר של מנגנוני הברירה הטבעית", אומר גרשוני. "יתרה מזאת, בקרב זכרים, יעילות הברירה הטבעית הייתה נמוכה עוד יותר"

במחקר הנוכחי ביקשו החוקרים לבחון את השערתם באופן נרחב, באמצעות מיפוי הביטוי של כלל הגנים בגנום כתלות במין, גברים מול נשים. לשם כך פנו המדענים לפרויקט GTEx, מחקר רחב-יריעה של ביטוי הגנים האנושיים באיברים וברקמות של כ-550 תורמים בוגרים. פרויקט זה איפשר לראשונה לבצע מיפוי נרחב של הארכיטקטורה הגנטית של המינים – גברים ונשים. פיטרוקובסקי וגרשוני בחנו מקרוב כ-20,000 גנים מקודדים לחלבונים, וחיפשו הבדלים בביטוי כתלות במין בכל איבר ורקמה. השניים זיהו כ-6,500 גנים שבהם התקיימה פעילות מוטה כלפי מין זה או אחר ברקמה אחת לפחות. כך למשל, הם זיהו גנים שבאו לידי ביטוי בולט בעור של גברים, ומצאו כי גנים אלו חשובים בתהליכי צמיחת שיער הגוף. כמו כן, גנים שקשורים בבנייה ובכיווץ של השריר באו לידי ביטוי-יתר בגברים, ואילו גנים המעורבים באגירת שומן הראו ביטוי-יתר בקֶרֶב נשים.

בשלב הבא, כדי להבין כיצד פועלים מנגנוני הברירה הטבעית על גנים ייחודיים לגברים או לנשים, ניתחו החוקרים את נטייתן של מוטציות מזיקות להצטבר באוכלוסיית האדם. בהתאם להשערות, החוקרים מצאו כי יעילות הברירה הטבעית פחותה עבור גנים אלו. כלומר, מוטציות מזיקות הגורמות סיכון או מגבירות את הסיכון לפתח בעיות בריאות משמעותיות מצליחות לעבור הלאה לדורות הבאים ולהתפשט באוכלוסייה, מכיוון שהן מוּרָשות ללא הפרעה על-ידי המין השני. "ככל שגן היה ספציפי יותר לאחד המינים, כך ראינו יעילות נמוכה יותר של מנגנוני הברירה הטבעית", אומר גרשוני. "יתרה מזאת, בקרב זכרים, יעילות הברירה הטבעית הייתה נמוכה עוד יותר". על אף שאין בידי החוקרים הסבר שלם לכך, הם מזכירים תיאוריה שהועלתה לראשונה בשנות ה-30 של המאה שעברה. "במינים רבים", מסביר פיטרוקובסקי, "נקבות יכולות להביא לעולם כמות מוגבלת של צאצאים, בשעה שזכרים, תיאורטית, כמעט שאינם מוגבלים. לפיכך, שגשוג המין כולו תלוי במידה רבה יותר במספר הנקבות המתרבות, ומושפע פחות ממספר הזכרים המתרבים. אולי זו הסיבה לכך ש'הברירה הטבעית' יכולה להיות פחות חריפה כשמדובר בגנים שמזיקים לזכרים בלבד".

דווקא גנים שבהם יש הבדלי ביטוי בין גברים לנשים הם באופן פרדוקסלי הגנים שמשפיעים באופן ישיר על פוריות האדם ועל היכולת שלו להעביר את אותן מוטציות לדור הבא״

פרט למערכת הרבייה גילו החוקרים לא מעט גנים הפעילים באופן שונה בנשים ובגברים גם בבלוטות החלב. דבר זה בפני עצמו אינו מפתיע, אך כמחצית מהגנים האלה באו לידי ביטוי-יתר דווקא בגברים. היות שלגברים יש כל הרקמות הנחוצות להנקה, גם אם בצורה לא פעילה, המדענים משערים שתפקידם של כמה מהגנים האלה הוא ניוון הרקמות המיועדות להפרשת חלב אצל גברים. איברים נוספים שבהם נמצאו גנים רבים עם הבדלי ביטוי בין נשים לגברים היו הלב, המוח והכבד. אחד מהגנים האלה נמצא עם ביטוי כמעט בלעדי בליבותיהן של נשים צעירות, אך הוא קשור גם בספיגת סידן בעצמות. המדענים סבורים, כי גן זה מַקנה הגנה על הלב הנשי עד גיל המעבר והפסקת המחזור החודשי, אך לאחר מכן, כאשר ביטויו בנשים נפסק, גובר משמעותית הסיכון של נשים לפתח מחלות לב ודלדול עצם (אוסטיאופורוזיס). תפקידו המדויק של גן אחר, שפעילות ספציפית שלו ניכרה במוח של נשים, אינו ידוע, אך החוקרים סבורים כי הוא מגן על תאי עצב מסוימים מפני מחלת פרקינסון, אשר שכיחותה גבוהה יותר בקרב גברים, ולרוב היא מתפתחת אצלם בגילים צעירים יותר. כמו כן נמצאו מספר גנים עם ביטוי-יתר בכבד של נשים. גנים אלו לוקחים חלק בתהליכי פירוק תרופות בכבד, ודבר זה עשוי להסביר – במישור המולקולרי – את ההבדל הידוע בין המינים בתגובה לתרופות.

"הגנום האנושי כמעט זהה אצל כל אחד מאיתנו, אך הוא מופעל באופן שונה באיברים שונים ואצל בני אדם שונים", אומר גרשוני. "כשזה נוגע להבדלים בין המינים, ניתן לראות כי האבולוציה פועלת ברמה של ביטוי הגנים". פיטרוקובסקי מוסיף: "דווקא גנים שבהם יש הבדלי ביטוי בין גברים לנשים, ומוטציות בהם יכולות ׳לחמוק מהסלקציה׳ ולהתפשט באוכלוסייה, הם באופן פרדוקסלי הגנים שמשפיעים באופן ישיר על פוריות האדם ועל היכולת שלו להעביר את אותן מוטציות לדור הבא״. מנקודת מבט זו, על גברים ועל נשים מופעלים לחצים שונים של ברירה טבעית, ולפחות במידה מסוימת, צריך לראות באבולוציה האנושית "קו-אבולוציה" של גברים ונשים. 

לקבלת מידע נוסף, תמונות ולתיאום ראיונות:
משרד הדובר - מכון ויצמן למדע
08-9343856 news@weizmann.ac.il