משנה הוראות גנטיות: הכירו את התמנון

הטמפרטורה בעולם משתנה לפי עונות השנה, כידוע. לנו, בני האדם, יש אפשרות להפעיל מזגן בתוך הבית כדי להתקרר, להדליק תנור חימום, לחיות בבתים עם שכבת בידוד, ללבוש מעיל או חולצה דקה, וכן הלאה. מה עושים בעלי החיים?

יש בעלי חיים שמבחינה גנטית מותאמים לקור, כמו דוב קוטב או שועל קוטב, ויש כאלו, כמו הגמל או האנטילופה, שמותאמים לחום המדברי. מה עושה בעל חיים שנמצא במקום שבו העונה מתחלפת והמציאות לא מתאימה עבור המבנה שלו?

ישנם בעלי חיים שנכנסים לשנת חורף בתוך מערה עם חילוף חומרים נמוך. ישנם בעלי חיים שיכולים לשנות את תצורת הפרווה או הנוצות, כך שתיהפך לשכבת בידוד בזמן הקור ולמנגנון אוורור בזמן החום. אבל הפעם נעסוק באחד בתמנון, אחד מבעלי החיים המתוחכמים. מתברר כי התמנון יכול לשנות את החומר הגנטי שלו עצמו, כדי להפוך לבעל חיים המותאם לחום או לקור.

גם טמפרטורת הים משתנה, כמובן, בין חורף לקיץ. ישנם דגים שנודדים, אבל לא התמנון. הוא גאה מכדי לנדוד. יש לו היכולת לעמוד בחום ובקור, כפי ששמו לב חוקרים, והם החליטו לנסות ולפענח את הצורה שבה הוא עושה זאת. כיצד הוא פורח ומשגשג באותו מקום בדיוק, גם בחורף וגם בקיץ?

חוקרים במעבדות הביולוגיות של וודס הול במסצ'וסטס הכניסו שתי קבוצות של תמנונים לאקווריומים, ויצרו הבדל של עשר מעלות צלזיוס בין שני האקווריומים. מה יעשה התמנון - האם יתלונן, או שימצא פתרון?

המחקר, שפורסם ביוני 2023 על ידי צוות חוקרים, בראשם פרופ' אליהו אייזנברג מאוניברסיטת תל אביב (שהוא גם תלמיד חכם, ובוגר ישיבת חברון), גילה דבר מדהים: התמנון משנה את ה-RNA של עצמו. הרנ"א הוא חלק משני של הדנ"א. הדנ"א הוא הקוד הגנטי של כל יצור חי בעולם, המספק את הוראות הייצור. אבל הוראות בלבד אינן מספיקות, כמובן, צריכים מישהו שיישם אותן. זה תפקידו של הרנ"א. הוא מייצר חלבונים בהתאם להוראות. החלבונים הם הבסיס של כל תא חי. בכל תא של יצור חי יש דנ"א ורנ"א שפועלים ביחד כדי ליצור את החיים.

כאשר בדקו החוקרים את הרנ"א של התמנונים שהוחזקו באקווריום הקר, הם גילו עשרות אלפי נקודות בתוך רצף הרנ"א שעברו עריכה. כמו שאפשר לתקן שורת קוד ממוחשב, כך התמנון "תיקן" את קוד הרנ"א של עצמו, כך שייצור החלבונים יהפוך לייצור חלבונים שעמידים יותר בפני קור, ובנוסף תעלת האשלגן של התמנון נסגרת.

מה זה "תעלת אשלגן"? ולמה בעצם משנה לתמנון באיזו טמפרטורה הוא נמצא? ניתן לחשוב, כי אם יהיה לו קצת יותר קר, הוא יסתדר, אולי ירעד, אולי יצטנן וימשוך באף, אבל למה זה קריטי?

התמנון הוא יצור משוכלל מאוד, והדרך שבה המוח שלו מעביר את האותות אל חלקי הגוף, היא על ידי העלאת מתח באמצעות נתרן. כדי לשחרר את המתח, יש צורך בשחרור אשלגן. זה מתרחש על ידי תעלת האשלגן, שהיא פתח זעיר בתא שמשחרר את האשלגן כדי לאפשר למוח ליצור אות חשמלי נוסף. כיוון שהמוח התמנוני משדר רצף של אותות, תעלת האשלגן צריכה להיסגר ולהיפתח בכל פעם במהירות. כמה מהר? 3.42 אלפיות השנייה. במילים אחרות: יותר משלוש מאות פעמים בשנייה. לתמנון אין זמן למשחקי מילים, הוא צריך לקבל פקודות מהירות מהמוח כדי להסתער על הטרף. המחקר הראה שברגע שהטמפרטורה יורדת בעשר מעלות, מהירות הפתיחה יורדת בחצי, משום שהפעילות החשמלית נמוכה יותר בקור. במקרה כזה תהיה הצטברות אשלגן בתעלות, אותות המוח "יגמגמו" והתמנון לא יוכל לתפקד!

אבל הניסוי הראה שהתמנון השאיר את מהירות פתיחת תעלת האשלגן. איך הוא עשה זאת?

תאי הגוף עשויים מחלבונים, המתחדשים כל הזמן. החלבונים מתחדשים על פי הנוסחה שברנ"א, המוח של התמנון משנה את הנוסחה: ברגע שהוא חש בקור, הוא עורך את הקוד שברנ"א, כך שייצר חלבונים מסוג אחר, חלבונים עמידים לקור, המסוגלים לפתוח את התעלה בקצב המתאים גם בקור.

הניסוי הראשון ארך 12 ימים, שכן החוקרים הניחו כי לתמנון ייקח זמן להסתגל לקור, אך הניסוי השני הראה שהדבר לוקח שעות ספורות! החוקרים לקחו תאי עצב מהתמנונים ששהו בקור מספר שעות, ותאי הרנ"א כבר היו ערוכים. במשך 24 שעות נמצאו אלפים רבים של עריכות בקוד הרנ"א. מסתבר כי השכלול הזה של התמנון אינו מבזבז זמן, ואינו מוכן לרעוד מקור אפילו יום אחד.