בין קרנפים וג'ירפות, בקצהו של פארק ספארי רחב ידיים באזור סן דייגו, מסתתר מכון מחקר ובו אוצר בלום שמור בחנקן נוזלי: גן חיות קפוא – מאגר תאים ענק של מיני בעלי חיים הנמצאים בסכנת הכחדה. באמצעות מיטב טכנולוגיות השיבוט, ההפריה החוץ־גופית והגנומיקה של ימינו, הוא לנו כלי נוסף במאבק לשימור ולשיקום בעלי החיים הנדירים הללו – לפני שיאבדו לעד.

פרסומת

*נכתב בהשראת ביקור משפחתי בפארק הספארי של סן דייגו וסיור ״מאחורי הקלעים״ במעבדות של גן החיות הקפוא.

גני חיות הם חלק בלתי נפרד מהמאבק לשיקום מערכות אקולוגיות שנהרסו כתוצאה מפעילות האדם ומגורמים אחרים, באמצעות שיקום ושימור מינים של בעלי חיים הנמצאים בסכנת הכחדה. בדרך כלל הפעילות מתמקדת באיסוף בעלי חיים שאזורי המחיה שלהם מצטמצמים ובהרבייתם בשבי או בשמורות טבע, במטרה להגדיל את האוכלוסייה. במקרים שהדבר מתאפשר, אף מנסים להחזירם לטבע [1-3]. הבעיה היא שלא תמיד די להפגיש קרנף וקרנפית ו"לתת לטבע לעשות את שלו". ישנם מינים שעבורם איננו יודעים לספק תנאי רבייה מתאימים בשבי, ולפעמים נדרשים אמצעים טכנולוגיים, כגון הפריה חוץ־גופית – ממש כמו לזוג בני אדם המתקשה להרות. נוסף על כך, כאשר מספר הפרטים בעולם מצומצם מאוד, המגוון הגנטי נפגע, ומשמעות הדבר היא שכל הפרטים באוכלוסיה הם מעין "בני דודים". כפי שאנחנו מכירים גם בבני אדם, נישואי קרובים עלולים לשמר או להפיץ מחלות גנטיות ותכונות המהוות חיסרון אבולוציוני בטבע.

כאן מתחיל הסיפור שלנו: בשנת 1975, בגן החיות של סן דייגו, החליט מומחה לפוריות בשם ד"ר קורט בנירשקה (Benirschke) להקים בנק תאים של חיות בסכנת הכחדה ולשמר את התאים בחנקן נוזלי – "גן חיות קפוא" [4-6]. זו הייתה תקופה פרה־היסטורית במונחים של שיבוט (דולי הכבשה המשובטת תגיע רק יותר מעשרים שנה לאחר מכן), ביולוגיה מולקולרית ומיפוי גנום, אבל ד"ר בנירשקה האמין שבזמן כלשהו בעתיד המדע ידע מה לעשות עם התאים הקפואים כדי להציל את מיני החיות השמורים שם. ואכן כך קרה: בימינו אנחנו כבר יודעים לשבט חיות [7], לרצף גנומים שלמים בתוך שעות ספורות [8] ו"לתכנת מחדש" כל סוג של תא בגוף כדי להפכו לתא גזע [9]. כיום, חמישים לאחר שהוקם, שמורים בגן החיות הקפוא תאים (בעיקר תאי עור מסוג פיברובלסטים) של יותר מאלף מינים של בעלי חיים – יונקים, עופות, זוחלים, דו־חיים ודגים. בגן החיות נשמרים גם תאי רבייה (תאי זרע וביציות) של בעלי החיים השונים, מתוך שאיפה להבין טוב יותר את תהליכי הרבייה של כל מין, וליצור בעזרתם פרטים שלמים ובריאים שיעשירו את האוכלוסייה בגן החיות – ובתקווה שגם בטבע.

מעבר לשיבוטים ולהפריה חוץ־גופית, התאים משמשים גם להערכת המגוון הגנטי הקיים של אותו מין בגן החיות ובכלל, כדי להבין האם אכן קיימת בו "בעיית בני דודים". הערכת שונות גנטית היא תהליך מבוסס למדי כאשר מדובר במינים הנפוצים יותר בחיינו: בני אדם, חיות מחמד, חיות מעבדה וחיות משק. בבני אדם, למשל, אנו יודעים להעריך בקלות יחסית את מידת ההטרוגניות הגנטית באוכלוסיה, מכיוון שכל הגנום האנושי ממופה כבר יותר מעשרים שנה. כלומר, אנחנו יודעים איך לפרק את הרצף הארוך של "אותיות" ה־DNA לגנים – מקטעים המכילים הוראות לייצור חלבונים ולכן עוברים תעתוק [10] ל־RNA.

במינים שנחקרו פחות, ובמיוחד כאשר מספר הפרטים מהם קטן מאוד, מיפוי הגנום צריך להתחיל כמעט מאפס. כך למשל, רק השנה יצא מאמר מגן החיות, שבו הצליחו למפות כ־50% מהגנום של קרנף רחב־שפה צפוני (Ceratotherium simum cottoni) – מין שכמעט נכחד, ונותרו ממנו שתי נקבות בלבד [11-12]. מיפוי גנום זה נחשב הישג יוצא דופן [13]. עבודת המיפוי הייתה כרוכה בתהליך סיזיפי של השוואת מספר רב של תעתיקי RNA מתאים של תת־המין הקרוב, קרנף רחב־שפה דרומי, לרצף ה־DNA של תת־המין הצפוני שהיה שמור במאגר, עד שהצליחו להבין איך "לחלק" אותו לגנים. ללא מסה קריטית ממופה של הגנום של המין המסוים, קשה להעריך את מצבה של האוכלוסייה מבחינת שונות גנטית. איך יודעים מתי יש "מספיק" מגוון גנטי במאגר או באוכלוסיה? זו שאלת מיליון הדולר, ואין לה תשובה חד־משמעית (אפילו שאלנו את החוקרות שעובדות שם ;)).

קרנף רחב־שפה, הזכר האחרון שהיה בפארק הספארי של סן דייגו ומת בשנת 2014. מקור: ויקיפדיה, נחלת הכלל

נניח שאנחנו רוצים להעשיר אוכלוסייה של מין מסוים שהחלה ממספר קטן מאוד של פרטים, כפי שקרה למשל עם סוס פז'בלסקי (Equus przewalskii) באמצע המאה הקודמת: אוכלוסיית סוסי הפרא האלה הגיעה לשפל של 12 פרטים בעולם כולו(!). לאט לאט נעשו מאמצים להגדיל אותה, אך בגלל מספר הפרטים ההתחלתי המועט, השונות הגנטית נותרה נמוכה מאוד.

סוס פז'בלסקי. צילום: קלאודיה פה, ויקיפדיה

בספארי בסן דייגו יש קבוצה קטנה של סוסות כאלה, כולן פחות או יותר "בנות דוד" זו של זו. למרבה המזל, היה סוס זכר שהיה שונה יחסית מבחינה גנטית משאר האוכלוסייה. אבל הייתה בעיה אחת – הוא מת בשנת 1998. כאן נכנס לפעולה גן החיות הקפוא – מאותו סוס נשמרו תאים, ובמקביל התפתחה תעשיית שיבוט של חיות מבויתות, ובפרט סוסים. בשיתוף פעולה בין גן החיות לחברת שיבוט, נוצרו שני שיבוטים של אותו סוס פז'בלסקי שכבר לא איתנו מ־1998. השיטה שבה השתמשו שונה במעט משיבוט קלאסי, אבל התברר שהייתה יעילה במקרה זה: לקחו רק את החומר התורשתי מהסוס פז'בלסקי, הכניסו אותו לביצית של סוסה מבויתת לאחר שרוקנו אותה מכל תוכנה, ואת העובר שנוצר השתילו ברחם של סוסה [14]. כך סוסה מבויתת רגילה לגמרי המליטה סוס פז'בלסקי נדיר! כיום שני השיבוטים חיים בספארי של סן דייגו וצוות הספארי בוחן את פוריותם, בתקווה שיוסיפו שונות גנטית למשפחת הסוסות [15].

כיום פועלים "גני חיות קפואים" נוספים במתכונת דומה, והם אף משתפים ביניהם שיטות עבודה ותאים, במטרה להעשיר את המגוון הגנטי שהם מאחסנים ולוודא ש"לא כל הביציות בסל אחד" [16]. גן החיות הקפוא גם מצא את דרכו למסך הגדול: לאחר שהיוצרים של הסרט "פארק היורה" ביקרו בו בתחילת שנות ה־90, הם קיבלו השראה לסצנה של גניבת עוברי דינוזאורים ממגדל מבחנות שהיו מסודרות בחנקן נוזלי. אלא שבניגוד לסרט, אין לנו חומר תורשתי של דינוזאורים, וגם לא יכול להיות – בשל מגבלות השרידות של DNA. לכן ניאלץ לזנוח את הפנטזיות על הקמה של פארק יורה בחיים האמיתיים, ולהתמקד בהצלת מינים שעדיין יש לנו אפשרות להציל – כאן ועכשיו.

עריכה: סמדר רבן

מקורות והרחבות

1. על ההצלה של ראם הסהרה מסכנת הכחדה
2. על הסיבה שבגינה חשוב לשמר ולשקם מינים של בעלי חיים
3. פרק בפודקאסט "מדברימדע" עם קרן אור על התפקיד של גני החיות
4. הסבר על גן החיות הקפוא באתר ברית חיות הבר של גן החיות סן דייגו
5. חגיגות 50 שנה לגן החיות הקפוא
6. ד"ר קורט בנירשקה, ויקיפדיה
7. על שיבוט חיות מחמד
8. שבירת שיא גינס במהירות הריצוף של DNA במכון ברוד במסצ'וסטס, ארה"ב
9. אתר המרכז לתכנות מחדש של תאים תאי גזע, UCLA
10. הסבר על RNA ואיך DNA מעביר הוראות ליצירת חלבונים
11. כתבה על הזכר האחרון של קרנף רחב־שפה מתת־המין הצפוני
12. כתבה משמחת על היריון של קרנפית מתת־המין הצפוני
13. מאמר על מיפוי הגנום של קרנף רחב־שפה צפוני
14. המאמר המתאר את תהליך השיבוט של סוס פז'בלסקי
15. הודעה על מתן השם לסוס פז'בלסקי השני שנולד – אוֹלי
16. המאגר המקביל של ארגון גני החיות האירופי, שגם ישראל שותפה בו