מאז ועד היום: חותמו הגנטי של המוות השחור

המגיפה השחורה, כך מתברר, היתה אירוע במימדים כל כך עצומים, עד שהותירה את חותמה על האנושות מאות שנים לאחר שחיסלה מאות מיליונים במאה ה-14. מחקר חדש, שפורסם לאחרונה במגזין המדעי Nature, חושף כי אירופאים רבים נושאים בגופם גם היום וריאנטים גנטיים שמגנים עליהם מפני נגיפים כתוצאה מהמגיפה ההיא.

המגיפה השחורה, או "המוות השחור", היתה מגיפה שהתחוללה באסיה, בצפון אפריקה ובאירופה בין השנים 1346 ל-1353. זוהי המגיפה הקטלנית ביותר שתועדה בהיסטוריה האנושית, היא גרמה למותם של 75-200 מיליון איש והיא הגיעה לשיאה באירופה בין השנים 1347 ל-1351. ההשפעות שלה היו מרחיקות לכת בכל תחומי החיים ומגיעות עד לימינו, כולל בתחומים כמו דת, אמנות, ספרות וגם קולנוע. סרטו של אינגמר ברגמן "החותם השביעי", בו משחק הגיבור שח עם המוות על רקע המגיפה השחורה, הוא דוגמה מצוינת.

מקובל לזהות את המגיפה כדֶבֶר ורבים מתייחסים לזיהוי זה כוודאי. עם זאת, חוקרים מסוימים סבורים שלא מדובר בדבר אלא בנגיף הגורם למחלת האבעבועות השחורות, קדחת נגיפית שיכולה להיגרם משלל נגיפים, בהם גם אבולה ומרבורג.

הדמיה של החיידק Yersinia pestis, שנמצא בשיניהם ובעצמותיהם של מתים במגיפה השחורה באנגליה. זהה ב-99% לחיידק הגורם לדֶבֶר הפעיל בימינו. צילום: שאטרסטוק

במחקר ששחזר את הגנום של החיידק Yersinia pestis, שנמצא בשיניהם ובעצמותיהם של מתים במגיפה השחורה שנקברו בקבר אחים באנגליה, נמצא כי הוא זהה ב-99% לחיידק הגורם לדֶבֶר הפעיל בימינו, אך עדיין אין ודאות לגבי סיבת היותו של החיידק כה קטלני. Yersinia pestis הוא זן של חיידקים המופצים על ידי פרעושים.

למרות שהמגיפה מדביקה אנשים כבר אלפי שנים, היא היכתה את אירופה של ימי הביניים באכזריות כה עזה, עד שגרמה למדענים לתהות אם "המוות השחור" שינה את המבנה הגנטי של אירופה. הזיהום החיידקי קטל את תושבי יבשת אירופה במספרים גדולים והניע את המהלך הגדול והחזק ביותר של הברירה הטבעית שנמדד עד כה בבני אדם. ואולם הסתבר שוריאציות גנטיות מסוימות הגדילו במידה רבה מאוד את סיכויי ההישרדות של אלה שנשאו אותן. עם זאת, להגנה הזו יש מחיר: אנשים שירשו את המוטציות העמידות למגיפה נמצאים בסיכון גבוה יותר להפרעות חיסוניות כמו מחלת קרוהן.

"אלו תופעות לוואי מצערות של ברירת ההגנה ארוכת הטווח", אמר הנדריק פוינאר, Hendrik Poinar, גנטיקאי מאוניברסיטת מק'מאסטר בקנדה, ממחברי המחקר החדש.

הרעיון מתאים להגיון אבולוציוני בסיסי: כאשר הרבה אורגניזמים מתים, השורדים יעבירו מוטציות שהגנו עליהם ממוות. במהלך המהפכה התעשייתית למשל, פרפרי עש השתנו מצבע מנומר בהיר לכהה. השינוי הונע על ידי עשן הפחם שהשחיר את העצים שבהם נחו פרפרי העש. הצבע הכהה סייע לפרפרי העש להסתתר טוב יותר מציפורים וכך שרדו כדי להעביר את הגנים שלהם לדורות הבאים.

כשהמוות השחור התחולל, לא היו בנמצא ביולוגים אבולוציוניים שיתעדו את השפעתו. בשנות ה-90 של המאה ה-20 חיפשו מדענים רמזים למוטציות באמצעות חקר ה-DNA של תושבי אירופה שחיו באותה עת. מוטציה בגן אחד, הנקראת CCR5, קיימת ב-10% מהאירופאים אך נדירה בקרב תושבי יבשות אחרות. בשנת 1998 הציעו חוקרים השערה כי הגן עשוי לספק הגנה מ"המוות השחור".

מחקר מאוחר יותר הראה שאי אפשר לשלול את האפשרות שמוטציית CCR5 התפשטה בתגובה למחלה אחרת בזמן אחר בהיסטוריה. "זה משהו שהרבה אנשים מדברים עליו אבל קשה מאוד להדגים אותו", אמר לואיס בריירו, Luis Barreiro, גנטיקאי אוכלוסין באוניברסיטת שיקגו וממחברי המחקר החדש.

במקום לחקור אנשים חיים פנתה קבוצת החוקרים לנתיב אחר: ד"ר בריירו, ד"ר פוינאר ועמיתיהם בחנו את ה-DNA של אנשים שחיו לפני מאות שנים, תוך שהם מחלצים חומר גנטי משאריות אנושיות שנקברו בשלושה בתי קברות בלונדון. הם מצאו שברי DNA ב-318 שלדים שחיו בין השנים 1000 ל-1500. השרידים כללו 42 קורבנות של המגיפה השחורה.

בהשוואה בין העצמות שתוארכו לפני פגיעת המגיפה ואחריה, המדענים מצאו הבדל בולט ב-DNA: מאות מוטציות בגנים המעורבים בחסינות הפכו נפוצות יותר לאחר המגיפה. שינוי זה לא היה הוכחה בפני עצמה לכך שהמוטציות העניקו יתרון אבולוציוני כלשהו. ביולוגים יודעים זה מכבר שמוטציות יכולות להיות נפוצות יותר באוכלוסיה הודות לגחמות ההיסטוריה - תהליך הנקרא סחף גנטי.

הקביעה אם מוטציה נפוצה נוצרה בגלל סחף גנטי או ברירה טבעית היא משימה מאתגרת. דרך אחת להבחין בהבדל היא מהירות: בתנאים קיצוניים, הברירה הטבעית יכולה לגרום למוטציה להתפשט הרבה יותר מהר ממה שהסחף הגנטי יכול.

כדי להשוות ברירה טבעית וסחף גנטי, ד"ר בריירו ועמיתיו חזרו ל-DNA של הלונדונים לבדיקה נוספת. הם ניצלו את העובדה שקטעים גדולים מה-DNA שלנו אינם מכילים גנים פעילים. מוטציות שפוגעות במחרוזות אלו לא צפויות לגרום נזק. הן גם לא צפויות להביא תועלת כלשהי. הן מתפשטות רק הודות לסחף גנטי.

ד"ר בריירו ועמיתיו גילו שחלק מהמוטציות הניטרליות הללו הפכו נפוצות יותר לאחר המגיפה השחורה, אבל 35 מהמוטציות בגנים החיסוניים התפשטו הרבה יותר מהר מהניטרליות - כל כך מהר שרק ברירה טבעית יכולה להסביר את הצלחתן.

לצורך בדיקה נוספת חזרו המדענים על הניסוי - הפעם בדנמרק. הם מצאו DNA בשלדים של 198 דנים שחיו בין השנים 850 ל-1800. הממצאים הוכיחו כי גם כאן המוטציות בגנים החיסוניים התפשטו במהירות רבה יותר לאחר המגיפה השחורה. כשהמדענים ערכו השוואה בין המוטציות מהדגימות של לונדון ושל דנמרק, הם מצאו ארבע מוטציות שהתפשטו בשתי האוכלוסיות. ארבע המוטציות הללו התפשטו כל כך מהר בלונדון ובדנמרק שהן סיפקו בוודאות הגנה מרשימה מפני המגיפה.

החוקרים מצאו כי נשיאת שתי גרסאות הגנה של גן בשם ERAP2, למשל, גרמה לאנשים לשרוד את המוות השחור ב-40% - "היתרון האבולוציוני הגדול ביותר שנמצא אי פעם בבני אדם," אמר ד"ר בריירו.

ERAP2 מייצר חלבון המעורב בתגובה החיסונית לחיידקים ווירוסים פולשים. כאשר תא חיסון בולע פתוגן, הוא מציג חלבונים מהפולש על פניו ואלה משמשים אזעקה לשאר מערכת החיסון. תפקידו של ERAP2 הוא לגזור חלקים מהחלבונים הזרים כדי להכין אותם לתצוגה.

מיליארדי אנשים נושאים גירסה של הגן ERAP2 עם מוטציה שלא מאפשרת לתאים לייצר את החלבון שלו, אבל אנשים שבגופם מצויה גירסה זו של הגן אינם סובלים מנזק גדול. סביר להניח שהסיבה היא שלבני אדם יש גנים רבים אחרים שעוזרים להציג חלבונים זרים למערכת החיסון.

במהלך המגיפה השחורה, כך גילו ד"ר בריירו ועמיתיו, הברירה הטבעית העדיפה את הגירסה הפעילה של ERAP2. כדי להבין טוב יותר מדוע, הם ערבבו את חיידקי Yersinia עם תאים חיסוניים שנלקחו מאנשים שנשאו את שתי הגרסאות של הגן. החוקרים גילו ששני גנים פעילים של ERAP2 אפשרו לתאי החיסון לחסל לחלוטין את הנגיפים. בלעדי הגן הזה, התאים עשו עבודה גרועה משמעותית.

אבל גירסה זו של הגן גם מגבירה את הסיכון למחלת קרוהן, הפרעה שבה מערכת החיסון תוקפת חיידקים ידידותיים במעיים וגורמת לדלקת מזיקה. ד"ר בריירו אמר שייתכן ש-ERAP2 יכול להיות "טוב מדי" בתפקידו ולהשמיע אזעקה נגד "חברים" ו"אויבים" כאחד. המוטציות האחרות שהוא ועמיתיו זיהו מ-DNA העתיק נקשרו גם הן להפרעות חיסוניות.

ד"ר בריירו ועמיתיו ממשיכים לחקור את הגנים שהאבולוציה העדיפה במהלך "המוות השחור", לא רק כדי להבין את הפרק הזה בהיסטוריה אלא גם כדי להבין את הגנים עצמם. העובדה שהם עברו ברירה טבעית כל כך חזקה אומרת כנראה שהם חשובים במאבק במחלות ואולי לא רק במגיפה. "זה היה חשוב בעבר וסביר להניח שזה חשוב היום", סיכם ד"ר בריירו.