בקטנה: מחקר חדש מראה שקצב יצירת המוטציות בתאי רבייה זכריים גבוה יותר מאשר בתאי רבייה נקביים, מה שגורם לכך שאבות מעבירים לילדיהם יותר מוטציות מאשר אמהות.
נניח שאתם רוצים לערוך ניסוי גנטי.
מה הם התנאים האופטימליים להצלחת הניסוי? ראשית, אתם צריכים קהילה קטנה. נניח שהיא מונה כ- 350,000 איש ואישה. כדאי שהקהילה תהיה יחסית מבודדת גאוגרפית, מה שיוביל למעט מאוד הגירה וכתוצאה מכך לשונות גנטית מאוד נמוכה. בנוסף, בגלל שאתם מדענים זהירים וקפדניים, במשך כ-1,000 שנים תיעדתם בצורה יוצאת דופן את אילן היוחסין של הקהילה שלכם, על כל 350 אלף תושביה.
 
אז יש כזה ״ניסוי״! קוראים לו איסלנד.
לפני כ-1,200 שנה הגיעו הויקינגים והתיישבו באי המבודד. מאז כאמור ההגירה אפסית - מה שהוביל להתקבעות של אוכלוסיה מאוד הומוגנית מבחינה גנטית, ומאוד מתועדת מבחינת הקשרים המשפחתיים שלה. חלומו הרטוב של כל גנטיקאי.
 
בשנים האחרונות, החלו חוקרים מחברת deCODE האיסלנדית (איך לא) לשלב את הרקע הגנטי הייחודי והמידע המפורט על אילן היוחסין עם ריצוף גנומי. השילוב מאפשר מבט מדויק מאוד על שאלות מורכבות מעולם הגנטיקה, כגון חדירתן של מוטציות גנטיות לאוכלוסיה, ההסתברות לחלות במחלות מסוימות ועוד.
 
כעת, פרסמו החוקרים מאמר שבוחן את דפוס ההורשה של מוטציות גנטיות מהורים לילדיהם [1]. כ-15,000 איסלנדים, ביניהם 1,548 שלשות של הורים וילד - ועבור 225 מהם גם נכד, עברו ריצוף גנומי מלא (whole genome sequencing) בכדי למצוא את קצב היווצרותן של מוטציות חדשות (de novo) ולהסיק איזה מהן הגיעו מהאם ואיזה מהאב.
 
התוצאות מראות שהאבות אשמים ברוב המוטציות. האמהות מעבירות לילדיהן כ-0.37 מוטציות לכל שנה מחייהן (כלומר אשה בת 30 תעביר כ-11 מוטציות), בעוד שהאבות מעבירים פי ארבעה, כ-1.51 מוטציות לכל שנה (כ-45 מוטציות לאב בן 30). למה זה קורה? ככל הנראה בשל הבדלים בין תאי הרבייה הזכריים והנקביים. בעוד שיצירת תאי הזרע נמשכת במהלך החיים, הביציות לא - למעשה תאי הביצית קיימים כבר מרגע הלידה. תהליך יצירת תאי הרבייה אינו מושלם וכולל הכנסת מוטציות. כאשר התהליך ממשיך להתרחש לאורך זמן (בקרב האבות) ייכנסו יותר מוטציות.
 
אתם יכולים להסיק מהפסקה הקודמת שגיל ההורים משפיע גם הוא, שכן הגדרנו קצב ליצירת המוטציות. כלומר, ככל שההורים מבוגרים יותר, תאי הרבייה שלהם יכילו יותר מוטציות ולכן הם יעבירו לילדיהם מוטציות רבות יותר. אכן, אב בן 40 יעביר לילדו בערך פי שניים יותר מוטציות מאב בן 20. מחקרים קודמים הראו שהסבירות להוריש מחלה גנטית גבוהה ביותר ככל שהאב מבוגר יותר, ונמוכה יותר בקרב אמהות [2]. המחקר הנוכחי ממחיש את ההסבר הגנטי לכך.
 
ממצא מעניין נוסף הוא שאזורים שונים בגנום מראים רגישות שונה ליצירת מוטציות, כתלות במין ההורה. כפי שאמרנו קודם, יחס המוטציות אב:אם על פני הגנום כולו הוא 1:4, אבל מקטעים מסוימים מראים יחס שונה, למשל מקטע מסוים בכרומוזום 8 מכיל יחס מוטציות של 1:1. לא ברור מה המנגנון הגורם לכך, אך זה מוסיף רובד נוסף לממצאים קודמים לפיהם אזורים מסוימים בגנום עשירים יותר במוטציות.
 
חשוב לציין שהמוטציות העוברות לדור הבא עלולות להוביל למגוון רחב של מחלות גנטיות, אך עם זאת מהוות תפקיד חשוב בתהליך האבולוציוני, על ידי יצירת שונות גנטית. לכן, יש חשיבות בהבנת המנגנונים בהן המוטציות מועברות, ובגורמים האחראים על העברת אותן מוטציות - ביניהם מין וגיל ההורה.
 
מאגרי המידע של חברת deCODE מכילים כבר עשרות אלפי גנומים מרוצפים באופן מלא או חלקי ובשנים האחרונות הם ערכו מספר לא מבוטל של מחקרים פורצי דרך המבוססים על הגנטיקה הייחודית של איסלנד. סביר שנראה מחקרי המשך שיסבירו לעומק גם את תוצאותיו של המחקר המתואר כאן.