מה ניתן ללמוד מתולעים על ההבדלים במוח בין זכרים ונקבות?
19/05/2016
אמ;לק: הרבה. ברמה האבולוציונית הבסיסית ביותר, יש דברים דומים בינינו לבין תולעים שניתן להסיק וללמוד מהם על עצמנו. במקרה הזה, על החיווט העצבי הייחודי לכל זוויג.
הבדלים בין זכרים ונקבות קיימים בטבע ברמות רבות – הבדלי צורה, דוגמת זנב הטווס הזכר ורעמת האריה, או הבדלים בהתנהגות בין הזוויגים ("המינים"). העכברה, למשל, תגן באגרסיביות על גוריה וזבוב הפירות ״יזמר״ לנקבת הזבוב ויסמן לה עם הכנף כי ברצונו להזדווג. התנהגות היא תוצאה של קליטת מידע מהסביבה ועיבודו על ידי מערכת העצבים לכדי פלט, כמו במחשב. במחקר שהחל בתולעים נמצאו גנים שמורים אבולוציונית שאחראים על הבקרה של תהליכים עצביים שונים בין זכרים לנקבות לאורך ההתפתחות המינית.
כותבת: פוסט אורח של ד"ר מיטל אורן-סוויסה, החוקרת הראשית במחקר.
לכל זוויג ישנם תאי עצב שפועלים בצורה שונה. למשל, תאי העצב ששולטים על שרירי הפין בזמן יחסי מין ספציפיים, באופן לא מפתיע, לבעלי חיים שיש להם פין (בדרך כלל הזכרים). תאי עצב אלה מתווכים התנהגויות ספציפיות לזוויג, עם זאת רובם המוחלט של תאי מערכת העצבים שלנו, ושל מרבית בעלי החיים האחרים, משותפים לזכרים ולנקבות.
אם כך, כיצד מתקבלות התנהגויות שונות בין זכרים ונקבות בהתבסס על אותו סט של תאי עצב? כאן נכנסות לתמונה התולעים C. elegans, שנחשבו כיום למודל המועדף בעולם המדע למחקר בסיסי ביצור רב-תאי (מסיבות רבות).
אז מה הקשר בין מערכת העצבים של התולעת והמוח שלנו? איך אפשר ללמוד ממנה משהו שנוכל להשליך על עצמנו?
תחשבו על אופנוע שנבנה בשנת 1899 ואופנוע בין ימינו. למרות הקידמה וההבדלים בביצועים, כשמפרקים את האופנוע לחלקיו הבסיסיים רואים מה משותף לישן ולחדש – לשניהם גלגלים, מנוע, ועיקרון פעולה דומה.
ההקבלה מתאימה גם למוח של התולעת ושלנו. גם לתולעת תאי עצב, שמתקשרים ביניהם באמצעות סינפסות ויוצרים מעגלים עצביים המסוגלים לקלוט מידע ולעבד אותו לפלט התנהגותי (סינפסה היא אזור המפגש בין תא עצב לתא המטרה שבו מתרחשים תהליכים כימיים הגורמים להעברת אותות מתא לתא). רוב המולקולות בתוך כל תא עצב שמורות באבולוציה, כלומר קיימות במינים ביולוגיים שונים ונשמרות בהם כמעט ללא שינוי. היתרון האדיר של התולעת הוא שיש לה בסך הכל כשלוש מאות תאי עצב, בעוד שלנו יש מיליארדים רבים. במחקר שנעשה לאחרונה ע״י חוקרים באוניברסיטת קולומביה ופורסם בכתב העת היוקרתי Nature, פוענח לראשונה המנגנון ליצירת קשרים ספציפיים לזוויג (״דימורפיים״) בין תאי עצב במערכת העצבים של התולעת, והאופן שבו מביאים שינויים אלו להתנהגויות שונות בין המינים.
החוקרים מצאו שבשלבי ההתפתחות המוקדמים של התולעת, לפני ההתפתחות המינית, הקשרים במערכת העצבים שלה הם היברידיים, משמע קיימים גם בזכר וגם בנקבה באופן דומה. בזמן ההתפתחות, מערכת העצבים גם בזכר וגם בנקבה עוברת הליך אלימינציה (ביטול) של קשרים מסוימים בין תאי העצב, כך שחלק מהקשרים בוטלו, וכתוצאה מכך המעגלים העצביים, שמורכבים מאותם תאים, השתנו, והביאו להתנהגויות שונות בין שני המינים. החוקרים מצאו שתא עצב חישתי בתולעת, שאחראי לקליטת מידע כימי מהסביבה (הקשור להימנעות מחומרים דוחים) בנקבות, אינו עובד באותה צורה בזכרים. בזכרים תא העצב החישתי עובר תהליך של הגדרה מחדש ומשמש לקליטת מידע שקשור לתהליך ההזדווגות.
מדוע הגדרה מחדש?
כפי שהזכרנו, בשלבי ההתפתחות המוקדמים הקשרים בין תאי העצב קיימים בשני המינים באופן דומה, ולכן גם ההתנהגות דומה. בזכרים צעירים תא העצב הזה כן מסוגל לקלוט מידע כימי ולגרום להימנעות מחומרים דוחים, מאחר שהמעגלים העצביים שהוא חלק מהם זהים לנקבה. לאחר ההתפתחות המינית השתנה הפלט ההתנהגותי, בעקבות האלימינציה בזכרים של חלק מהקשרים שיצר תא העצב. ברמה המולקולרית, החוקרים מצאו משפחת גנים (המקודדים לפקטורי שעתוק) שהתבטאו רק בזכר בתאי העצב המשותפים לשני הזוויגים.
גנים אלו שמורים מאוד באבולוציה בין האדם והתולעת והם אחראיים לבקרה על תהליך האלימינציה של הקשרים בין תאי העצב. מעט מאוד ידוע על אופן הפעילות של גנים אלו בבני אדם, ויהיה מעניין לבדוק האם גם מנגנון הפעולה של הגנים שמור באבולוציה, והאם גם בבני אדם הם מבקרים אלימינציה של קשרים ספציפיים לזוויג במערכת העצבים.
אז למה בכלל חשוב לנו ללמוד את ההבדלים במערכת העצבים בין זכרים לנקבות?
בשנים האחרונות הולכת וגוברת המודעות להבדלים בין הזוויגים בכל הנוגע למחלות עצביות. אלצהיימר, הנטינגטון, הלם קרב, חרדה, התמכרות ועוד מחלות רבות מתבטאות בצורה שונה בזכרים ובנקבות, אך מכיוון שהידע שלנו בנושא מוגבל דרכי הטיפול והתרופות עדיין אינם מותאמים לכל זוויג. מחקרים מסוג זה יקדמו ללא ספק את הבנתנו על ההבדלים בין זכרים ונקבות ברמת תאי העצב הבודדים והקשרים שהם יוצרים.
ומה עם הקשר בין הזוויג של מערכת העצבים למגדר ולזהות מינית? על זה, אולי, בפוסט עתידי.
מקורות:
בתמונה: זכר (הקטן) ותולעת הרמפרודיטית (בעלת מערכת רבייה זכרית ונקבית) בעת הזדווגות.
