"הם אפילו לא צבים, הם מוטציות של צבים" שרדר האיום טען. בסדרה "צבי הנינג'ה", חומר מסתורי שנשפך על צבים בביוב הפך אותם לאנשי-צב. במציאות, ישנם גורמים היוצרים שינויים ב-DNA של יצורים חיים. עם זאת, מוטציות אקראיות הנוצרות ביצור רב-תאי בוגר לרוב לא ישנו משמעותית את התכונות שלו, אך לעיתים מוטציות מסוימות עלולות להוביל להתפתחות סרטן, שזהו תרחיש סביר יותר מאשר יצירת צבים שיכולים להתאמן בנינג'יטסו.

הסיפור מתחיל בהמאטו יושי, נינג'ה שסירב לחבור לארגון פשיעה ונאלץ לעזוב את יפן ולגור עם חולדות הביוב הניו יורקי. כאשר ארבעה צבי מחמד נפלו לחיקו, הוא אימץ אותם וקרא להם על שם אמני הרנסנס האהובים עליו. יום אחד, "מוטגן" בצבע פוקסיה זרחני נשפך לביוב וגרם ליושי להפוך לאיש-חולדה, מאסטר ספלינטר, ולארבעת הצבים להפוך לצבים מגודלים, דמויי אדם. כל דמות קיבלה את תכונות בעל החיים איתו הייתה במגע לאחרונה [1].

בחיים האמיתיים אכן ישנם גורמים המובילים להיווצרות מוטציות ונקראים "מוטגנים", אבל הם בדרך כלל לא באים בצבע זרחני ואינם יכולים ליצור צבי נינג'ה. אם כך, מה הוא מוטגן?

כדי לענות על השאלה הזו נתחיל בלהסביר מהו ה-DNA. ה-DNA הוא החומר התורשתי של יצורים חיים. מולקולת ה-DNA מורכבת מצירופים שונים של ארבע אבני בניין, מעין "אותיות" אשר מחוברות לאורך בצורת גדיל ויוצרות את ה"קוד" המורה למערכת ייצור החלבונים בתא כיצד לייצר כל חלבון [2, 3]. ל-DNA יש שני גדילים משלימים, כך שמול כל אבן בניין מסוג מסוים בגדיל אחד יכולה להיות רק בת-זוג מסוימת בגדיל השני, ולהיפך. 

בתמונה: הסליל הכפול של ה-DNA. ל-DNA שני גדילים המשלימים זה את זה, כל שלכל אבן בניין בגדיל אחד יש בת זוג המשלימה אותה בגדיל השני (כלומר, יש שני צימודים אפשריים בלבד: כחול-אדום או ירוק-צהוב). מוטגנים שונים פוגעים במבנה של ה-DNA.

מוטציה היא "טעות" או שינוי ברצף ה-DNA: דמיינו את רצף ה-DNA כמשפט, ועכשיו שנו בצורה אקראית איזושהי אות. כמו בשינוי של אות בצורה אקראית במשפט, גם כאשר מדובר במוטציות, יש סיכוי יותר גבוה שיגרמו לנזק מאשר שיצרו קוד גנטי המכיל הוראות ברורות חדשות (להרחבה על מוטציות - צפו בסרטון למטה). לכן, המקרה של צבי הנינג'ה, שבו המוטציות הובילו להעברה כמעט מושלמת של אוסף תכונות שלם ממין ביולוגי אחד לאחר באופן מתואם בין כל תאי גופם, פחות סביר.

אילו גורמים יכולים להוביל למוטציות? ישנם כמה סוגים של מוטגנים עם השפעות שונות. מוטגנים פיזיקליים כוללים בין היתר קרינת על-סגול (UV), כמו זאת המגיעה מהשמש, וקרינה מייננת, כגון קרינת גאמא הנפלטת בפיצוץ של פצצת גרעין. קרינת על-סגול יוצרת קשרים חזקים, שאינם "אמורים" להתקיים, בין שתי אבני בניין הנמצאות אחת ליד השניה על אותו הגדיל ב-DNA. ההפרעה הזאת למבנה ה-DNA עלולה לגרום לטעות בשכפולו, ובכך ליצירת מוטציה שהתא יוריש לכל צאצאיו. קרינה מייננת גורמת להיווצרות שברים ב-DNA – נזק שקשה לתא לתקן מבלי לעשות טעויות [4].

בנוסף, ישנה קבוצה גדולה של מוטגנים כימיים, כגון חומרים הנפלטים בעשן סיגריות [5], אשר גורמים למוטציות בדרכי פעולה מגוונות. ישנם חומרים שגורמים לשברים ב-DNA, חומרים שגורמים לאבן בניין ב-DNA להיות מזוהה על ידי מערכות התא בתור אבן בניין אחרת, וגם חומרים אשר מתיישבים בתוך מולקולת ה-DNA ותוקעים את מערכת השכפול כך שנוצרים שברים או טעויות.

לבסוף, ישנם גם מוטגנים ביולוגיים. דוגמה אחת למוטגן כזה הינה טרנספוזונים: רצפי DNA המצויים בגנום של כולנו (ומהווים לפי ההערכה יותר מ-40% ממנו) ומסוגלים "לקפוץ" למקומות אחרים בגנום על ידי תהליך של מעין העתק-הדבק או גזור-הדבק ממיקום אחד לאחר [6]. רוב הטרנספוזונים בגנום שלנו נותרים "רדומים", אך לעיתים טרנספוזונים "קופצים" לתוך אזורי DNA חיוניים ועשויים לגרום לנזק [7].

מוטציה בודדת יכולה אמנם להיות הרסנית לתא שבו היא נמצאת ולגרום למותו או למנוע ממנו להתחלק, אך בדרך כלל לא תגרום לנזק רב לבעל חיים בוגר היות שרוב תאיו בריאים. עם זאת, מוטציות מסוימות עלולות לעודד היווצרות של מוטציות נוספות והתחלקות מוגברת של התא, מה שיכול להוביל למצב בו תא פגום בודד משכפל עצמו לכדי מספר עצום של תאים פגומים הצוברים מוטציות. זהו חלק מהתהליך המוביל להתפתחות סרטן [8, 9]. כמו כן, מוטציה בתאי רבייה (תאי זרע וביציות) של יצור רב-תאי בוגר, עלולה לעבור לדורות הבאים ולהשפיע על בעל חיים שלם, מכיוון שתמצא בכל תאי גופו של הצאצא.

בניגוד למוטציה בודדת, חשיפה לכמות גדולה של מוטגן שתגרור ריבוי מוטציות, כפי שקרה לקורבנות פצצות האטום שהוטלו על הירושימה ונגסאקי, יכולה לגרום גם לתסמיני הרעלה קשים ואף למוות. התסמינים יתבטאו בעיקר בפגיעה ומוות של תאים בגוף שנוטים לעבור חלוקה בקצב גבוה, כמו תאי הרירית של מערכת העיכול, התאים שבזקיקי השערות, ותאים במח העצמות [4, 10]. 

אצל צבי הנינג'ה, החשיפה למוטגן גרמה לתוצאה דרמטית מאוד – העברת תכונות מיושי לצבים, מה שגרם להם לגדול למימדי אדם, להיות מסוגלים לעבור סדרת אימוני נינג'יטסו מפרכת וגם לאהוב כל סוג של פיצה (למעט עם אנשובי). במוטגנים הפוגעים בצורה אקראית, הסבירות להשגת תוצאה כזאת היא נמוכה מאוד. אבל מה לגבי מוטציות לא אקראיות? כלים של עריכה גנטית מאפשרים לנו לכוון למוטציה מסוימת, ואף להעביר תכונות בין בעלי חיים, אם כי בקנה מידה קטן יותר. לדוגמה, ישנן מדוזות אשר בגופן מיוצר חלבון ירוק פלורסנטי. ניתן לגרום לתאים של עכבר לייצר את החלבון הזה ובכך ליצור עכבר בצבע ירוק זרחני. עם זאת, העברת פוטנציאל נינג'ה מבני אדם לצבים נמצאת הרבה מעבר להישג ידנו.

מקורות

1. קטע מתוך הסדרה "צבי הנינג'ה" המסביר את מנגנון היווצרותם
2. פוסט קודם על קוד הDNA
3. סרטון המתאר את תהליך הקידוד מ-DNA לחלבון
4. פוסט קודם על נזקי קרינה
5. דו"ח משרד הבריאות האמריקאי על החומרים שנמצאים בעשן סיגריות ולמה הם מסרטנים
6. סקירה על טרספוזונים
7. סקירה על מחלות הנגרמות מטרספוזונים
8. הסבר בעברית על התפתחות סרטן והקשר למוטציות
9. פוסט קודם על המוטציה הנפוצה המובילה לסרטן שד משפחתי
10. הסבר על הרעלת קרינה מהקרן לחקר השפעות הקרינה שקמה בעקבות פצצות האטום שהוטלו על יפן