רגלי עכבר הפכו לכנפי עטלף בעזרת הנדסה גנטית

כל ילד יודע שהעטלף הוא עכבר עם כנפיים, וגם העדויות האבולוציוניות מצדיקות את האינטואיציה. העטלפים התפתחו מעכברים לפני 80-100 מיליון שנה, אך מבנה גופם הכללי נשאר דומה לזה של העכברים הקדומים. למרות זאת, קיים הבדל בולט לעין בין עכבר לעטלף והוא כמובן הכנפיים. לאורך האבולוציה התפתחו רגליהם הקדמיות של העכברים הקדומים, וכל אצבע התארכה מאד ונשלחה קדימה. בין האצבעות נוצר קרום הדומה לקרום שחיה, וכאשר מפשקים העטלפים את אצבעותיהם נפרש הקרום ויוצר כנף.

במחקרים שנערכו במעבדות מסביב לעולם הצלחנו לגלות כי הרגליים הקדמיות של העטלפים והעכברים מתפתחות בצורה דומה בשלב העוברי המוקדם. יחד עם זאת, בשלב מסויים בהתפתחות העוברית רגליהם של העטלפים מתחילות להתארך במידה לא-פרופורציונלית לשאר הגוף. רגליים ארוכות אלה יהוו את השלד עליו ימתח קרום הכנף הגמיש.

עוד ב"הידען": מי טורף ציפורי שיר נודדות?

אחד הגנים החשודים בהתארכות הגפיים הוא Prx1. גן זה ידוע כאחראי על התארכות הגפיים, ועכברים מוטנטים בהם הוא אינו פעיל נולדים מתים, עם גפיים קצרות ביותר. מוטציות הפוגעות בפעילות הגן מונעות מהגפיים להתארך בעכברים. אך מוטציות יכולות להתרחש לא רק בגן עצמו. הן יכולות להתרחש גם בגנים אחרים המגבירים או מורידים מפעילותו של Prx1, או אפילו באיזורי דנ"א שאינם גנים בפני עצמם, אך יכולים עדיין, מעצם נוכחותם, להשפיע על פעילותם של גנים שונים. איזורים אלו נקראים Enhancers (מעצמים, או מעצם ביחיד), משום שהם ממריצים גנים שונים לפעילות רבה יותר.

כושר הביטוי של הגנים

במחקר שפורסם ב- 15 לינואר בכתב העת המדעי גנים והתפתחות (Genes and Development), מתארים חוקרים מעצם שהתגלה בעכבר ושולט על רמת פעילותו של Prx1 – הגן הקובע את אורך הגפיים. ניכר כי אותו מעצם מווסת היטב את פעילות Prx1, מכיוון שגפי העכברים קצרות ומתאימות בדיוק לאורח חייהם במחילות ובכוכים. אך מה קורה בעטלפים?

עוד ב"הידען": עכברים מהונדסים רואים את כל קשת הצבעים

החוקרים טענו כי המעצם העטלפי גורם לפעילות יתר של הגן, וכתוצאה ישירה מכך מתארכת רגלו של העובר העטלפי, עד לתבנית הכנף המוכרת לנו. על מנת לבסס את טענתם, הם השתמשו בעוברי עכברים מהונדסים גנטית, בהם המעצם העכברי הוחלף במעצם הקיים בעטלפים. ואכן, בהתאם להשערתם, רגליהם של העכברים בעלי המעצם העטלפי היו ארוכות יותר מרגליהם של עכברים רגילים.

תוצאות המחקר מראות כי שינויים אבולוציוניים יכולים להתרחש לא רק בגנים, אלא גם בדרכי הביטוי של הגנים. כאשר גנים מסויימים מתבטאים יותר או פחות מהרגיל, ההשפעה על העובר המתפתח יכולה להיות דרמטית ולהוביל ליצירת מין שונה לגמרי של יצורים חיים.

עוד ב"הידען": מדענים יצרו את החומר השחור ביותר בעולם

האבולוציה יכולה להתקדם בצעדים קטנים – דרך שינויים בגנים עצמם, אך היא גם יכולה לזנק קדימה בקפיצות ובדילוגים, הנובעים ממוטציות באמצעי הבקרה על הגנים השונים. אין ספק שמוטציות מסוג זה סייעו להניע את תהליך האבולוציה של העכבר לעטלף.