פרסמתי מאמר מדעי חדש שמנסה להסביר למה לאדם יש מוח גדול כל כך

אני כותב כאן באופן קבוע על מחקרים רבים מרחבי העולם, ולא אחת קוראים שואלים אותי מה אני חוקר. ובכן, לפני שעה קלה התפרסם מחקר חדש שלי, שמופיע בכתב העת Nature Ecology and Evolution. כתב העת הזה, מבית Nature, הוא החשוב ביותר בעולם האבולוציה, ומאוד מרגש אותי שעבודה שלי מתפרסמת במקום שכזה, אבל המסקנות שעולות מהמחקר מלמדות אותנו משהו חדש על התפתחות המוח לאורך האבולוציה של האדם, ולכן החלטתי לשתף אותו איתכם.

המחקר שלי עוסק באפיגנטיקה, הבקרה על הגנים. שכבות האפיגנטיקה השונות משפיעות על ביטוי הגנים. הן יכולות לגרום לגנים להתבטא יותר או לדכא את הפעילות שלהם, ובכך בעצם לשנות את התוצר הסופי – את התא, את המוח, או את האדם כולו. סיפרתי כאן בעבר למה כל כך מעניין להסתכל על האפיגנטיקה כשחוקרים את האבולוציה. בקצרה אציין שהיא יכולה להגיב לסביבה, וליצור שינויים מהירים יותר, לפעמים אפילו תוך דור אחד, בניגוד לברירה טבעית של גנים שלוקח לה דורות רבים עד שהיא משפיעה על האוכלוסיה השלמה.

מהסיבה הזו מעניין להשוות את האפיגנטיקה בין מינים שונים כדי להבין הבדלים ביניהם. הרי, אם אני רוצה ללמוד במה שונה האדם, אפשר להשוות אותו לשימפנזה, המין הקרוב ביותר אלינו שעוד קיים, או לאדם הניאנדרתלי, קרובי משפחתנו שנכחדו לפני 30,000 שנים. הסתכלות על הדנ”א בלבד אולי לא תראה הרבה הבדלים, אבל גם במקרה שלשני מינים יש את אותו הגן בדיוק, אבל הבקרה האפיגנטית שונה, היא יכולה להסביר את ההבדל ביניהם.

אלא שכשמנסים להבין את תבניות האפיגנטיקה בבני אדם שנכחדו, וספציפית מנגנון אפיגנטי הנקרא “מתילצית דנ”א”, נתקלים בבעיה. בניגוד לדנ”א שלכם, שהוא זהה בכל תא ותא בגוף, האפיגנטיקה משתנה בין רקמות. כך שאם מעניין אותנו להבין במה שונה האדם המודרני מהאדם הניאנדרתלי, מכיוון שהאחרונים השאירו אחריהם רק עצמות, נוכל להסתכל רק על הבדלים הקשורים לעצמות. ואכן, כל המחקרים שפורסמו עד היום בתחום התמקדו אך ורק בשלד, הם אמנם הפיקו פריצות דרך מעניינות, אבל משהו היה חסר.

הרי כשחושבים על שינויים שקרו לנו לאורך האבולוציה, הדבר המשמעותי ביותר הוא המוח. הוא גדל פי שלוש תוך שני מליון שנים, מדובר על שינוי אסטרונומי בפרק זמן קצר מאוד במונחים אבולוציונים. סביר להניח שהגדילה של המוח הייתה חלק מהתהליך שאפשר לנו לפתח יכולות מוחיות כמו שפה מורכבת או חברתיות גבוהה, שאפשרו לנו להפוך ליצור המרשים שאנחנו כיום. אבל כדי להבין אם אפיגנטיקה הייתה מעורבת בתהליך המדהים הזה, אנחנו צריכים להסתכל על מוח של בני אדם עתיקים, וכזה, לצערנו, אין לנו.

כאן בדיוק המחקר שלי נכנס לתמונה. בנינו אלגוריתם סטטיסטי שמאפשר, דרך הסתכלות על מוחות ועצמות של בני אדם מודרניים ושימפנזים להסיק כיצד נראתה מתילצית הדנ”א במוחם של בני אדם עתיקים. לאחר אימון האלגוריתם, לשמחתנו ותדהמתנו גילינו שרמות הדיוק שלו מגיעות לעד כדי 92%, כך שהוא בהחלט יודע לזהות את התבניות האפיגנטיות כמו שצריך.

באמצעות האלגוריתם הצלחנו לשחזר את תבניות האפיגנטיקה במוחם של בני אדם עתיקים, החלטנו להשוות אותו לבני אדם מודרנים ולשימפנזים כדי לחפש מקומות שבהם יש הבדלים בינינו, הבדלים שאולי יצביעו על שינויים שקרו במוח. באופן מדהים, מצאנו למעלה מ-1,850 אתרים עם הבדלים, וכשחיפשנו היכן הם ממוקמים, מצאנו אותם על גנים שקשורים למוח, כגון גנים שחשובים להתפתחות מערכת העצבים וגנים שמעורבים במגוון מחלות מוח כגון פיגור שכלי (מה שאולי יכול להעיד שאלו גנים שקשורים לאינטיליגנציה).

אבל הממצא המעניין ביותר, לפחות לדעתי, הוא שורה של שינויים שמצאנו בגנים שמכילים את מתחם אולדובאי. זהו מתחם חלבוני שמופיע בקבוצה קטנה של גנים בדנ”א שלנו. למיני קופים שונים יש כמות אחרת של עותקים של מתחם אולדובאי. לנו, בני האדם, יש הכי הרבה, לשימפנזים כמחצית מאיתנו, וכך הלאה. יותר עותקים של מתחם זה מקושרים למוח גדול יותר, לא רק במשפחת הקופים, אלא גם בין בני אדם שונים. יותר עותקים של המתחם מנבאים גם ציון גבוה יותר במבחן IQ.

ואכן, רבים מאמינים שהיה למתחם אולדובאי תפקיד חשוב באבולוציה של האדם, שהוא לקח חלק בגדילה וההתפתחות של המוח האנושי. אך המחקר שלנו מלמד שסביר שהיו מעורבים בתהליך גם שינויים אפיגנטיים, מה שיכול ללמד שהם לקחו חלק בעיצוב דמותנו האנושית. זו תגלית מרגשת למדי, שחושפת טפח נוסף לגבי העבר של כולנו.

המחקר שלנו אמנם התמקד במוח האנושי, אבל את האלגוריתם שפיתחנו אפשר לנצל כדי לחקור גם רקמות אחרות. למשל, אפשר להשוות בין דגימות עור כדי לחפש עדויות שיסבירו מדוע וכיצד האדם איבד את הפרווה שלו, שקיימת אצל שאר הקופים.

לסיום, חשוב לי להודות לכל האנשים שהיו מעורבים במחקר הזה, בראש ובראשונה ללירן כרמל, המנחה שלי, ולערן משורר שהשתתף בהנחית המחקר, למלכה ניסים-רפיניא, תומס מרקז-בונט, אריה קנדל, מאיר ליברגל וחן ליבזון, על התרומה שלהם למחקר, וגם למעצבת אביגל באר, שעיצבה את התרשים המרכזי במאמר. בשבוע הבא אחזור לכתוב כאן על מחקרים של חוקרים אחרים, לפחות עד שהמאמר הבא שלי, שנמצא כבר עכשיו בשיפוט, יתקבל לפרסום.

אני רוצה להודות לתומכי הפטריאון של הבלוג, ובראשם למתן רינג, יובל שער, בני גויכמן ותמר כהן, התומכים המובילים. אם התוכן עניין אתכם, אני מזמין אתכם להפוך גם לתומכים, לעזור ל”סיור מוחות” לצמוח ולקבל מגוון רחב של הטבות כמו תכנים בלעדיים, יכולת להשפיע על הנושאים וצפייה בפוסטים לפני כולם. פרטים נוספים כאן