Prodigal: האבולוציה של חוש הריח
מאחר והידע שלי בביולוגיה הוא ידע מצומצם, הרצתי חיפוש באתר של Carl zimmer שהוא כותב של ספרים מדעיים. וזה ההסבר לאיך חוש הריח התפתח מבחינה אבולוציונית: הסבר על המערכת של חוש הריח בשביל האדם דרוש רק הרחה מהירה של טיפות גשם, או של בצל בשביל להעלות לפעמים זכרונות מהעבר הרחוק. ההיסטוריה של חוש הריח מגיעה עד לכ-500 מיליון שנה אחורה. עד לאחרונה למעדנים לא היה ידוע הרבה כיצד התפתח חוש הריח. אך, לאחרונה, תודות להתפתחות בחקר הגנום האנושי נתגלו הגנים האחראים לחוש הריח. ואף גם לאחרונה, מדענים פיענחו כיצד חוש הריח עובד. האויר ש-"זורם" אל תוך האף נושא עימו "נחיל" של מולקולות אורגניות, ואלה נלכדים ברירית האף. מילוני ניורונים מחוברים לרירית, והמולקולות האורגניות "מקפצות" לתוכם. כאשר כל ניורון משובץ לרצפטורים תואמים, אשר כולם נעשו ע"י אותו גן ומכילים את אותו מבנה. ביחד הם כמאה רצפטורים נפרדים. כאשר כל סוג אחד הוא כמו "מנעול ספציפי", כאשר המולקולות האורגניות יכולות להתאים אך ורק באופן ספציפי. (כמו מנעול ומפתח) מרגע שזה קורה, הרצפטור שקלט את המולקולה הריחנית "מעורר" אוסף של ריאקציות כימיות לניורון שהוא מקושר אליו, אשר בסופו של דבר יוצר מסר חשמלי אשר נע לכל אורכו של הניורון אל תוך המוח. כאשר כל ניורון נושא עימו את המסר של רק סוג אחד של רצפטור, אך אותו הסוג יכול להמצא גם אצל רצפטורים אחרים כאשר אלפים מהם מפוזרים בפנים האף. הניורונים מקושרים דרך חורים זעירים בגולגולת, ומתחברים בסופו של דבר ל-"סבך" של ניורונים באזור הקדמי של המוח. כל מיליוני הניורונים שמחוברים לסוג ספציפי של רצפטור מסויים, כולם מחוברים לנקודה מסויימת, כל אותם מאות הנקודות השונות האלה פועלות כמו צופן מסויים, כאשר כל ריח יוצר צופן מסויים שונה כאשר המוח מפרש לסוג מסויים של ריח (לימון, בצל וכו'..) כיצד בדיוק הניורונים יוצרים את הצופן זה דבר שעוד לא ידוע, אך הנתיבים של הצופן נמצאים בשימוש שוב ושוב וכך הם לומדים. ניורונים של חוש הריח שורדים רק כ-60 יום וכאשר הם מתים, תאים מיוחדים בשכבה הפנימית של האף יוצרים קשרים ניורולוגים חדשים אשר מייצרים רצפטורים משלהם, כל אחד מהניורונים החדשים שולח אקסון אשר עובר דרך החור בגולגולת ומצליח למצוא את הנקודה שהוא צריך להתחבר אליה במוח. כיצד חוש הריח התפתח מבחינה אבולוציונית המדען הראשון שהצליח לגלות את הגנים של הריח היה Richard Axel מאוניברסיטת קולומביה ו-Linda Buck מ-Harverd אשר מצאו 18 מהגנים האלה בעכברים בשנת 1991. כל אחד מהגנים האלה הפיק חלבון שמעוצב בצורת חלבון מסולסל לשבעה לולאות. Axel ו-Buck פיענחו את הרצף של הנוקלוטאידים שיוצרים את הגנים, וחוקרים אחרים החלו לחפש במקביל עוד גנים שמורכבים מרצף דומה. הם מצאו הרבה יותר אצל עכברים, בני-אדם, שפמנון, צפרדעים, ולמעשה בכל חיה חולייתנית. הרצפטורים אצל כל בעלי החיים היו בעלי מבנה דומה, אבל לא בעלי מבנה מדוייק. ההבדלים בין בעלי החיים שהם בדקו, איפשרו לאותם בעלי החיים "לתפוס" מולקולות ריחניות שונות. המידע שנאסף ע"י מדענים הצביע על ההיסטוריה האבולוציונית, הגנים שיוצרים את הרצפטורים של החולייתנים הם צאצאים של אב קדמון משותף, ההוכחות גם מצביעות על כך שהאבולוציה של הגנים הריחניים התפתחה בצורה הבאה: (1) שיכפול מתוך טעות של כל הגן כולו (2) ומוטציה שקרתה מאוחר יותר בגן המשוכפל. כך שנוצר הבדל "דק" בגן המשוכפל. ככל שהגנים השתנו והשתכפלו, הם נוצרו ל-"משפחה" של גנים, וכאשר נוצר מין חדש של חוליתנים מאותו אב קדמון, הוא קיבל את "משפחת" הגנים הריחניים, אשר במקביל המשיכו להתפתח. ההוכחה לאבולוציה של 'חוש הריח' ניתנת למציאה בהבדלים שבין השימפנזה לבין אדם כאשר לאחד יש הבדלים בגנים הריחנים בהשוואה לשני, אבל עדיין קבוצת הגנים הזו דומה לגנים שנישאו ע"י האב הקדמון. את המשך המאמר תוכל לקרוא פה
מאחר והידע שלי בביולוגיה הוא ידע מצומצם, הרצתי חיפוש באתר של Carl zimmer שהוא כותב של ספרים מדעיים. וזה ההסבר לאיך חוש הריח התפתח מבחינה אבולוציונית: הסבר על המערכת של חוש הריח בשביל האדם דרוש רק הרחה מהירה של טיפות גשם, או של בצל בשביל להעלות לפעמים זכרונות מהעבר הרחוק. ההיסטוריה של חוש הריח מגיעה עד לכ-500 מיליון שנה אחורה. עד לאחרונה למעדנים לא היה ידוע הרבה כיצד התפתח חוש הריח. אך, לאחרונה, תודות להתפתחות בחקר הגנום האנושי נתגלו הגנים האחראים לחוש הריח. ואף גם לאחרונה, מדענים פיענחו כיצד חוש הריח עובד. האויר ש-"זורם" אל תוך האף נושא עימו "נחיל" של מולקולות אורגניות, ואלה נלכדים ברירית האף. מילוני ניורונים מחוברים לרירית, והמולקולות האורגניות "מקפצות" לתוכם. כאשר כל ניורון משובץ לרצפטורים תואמים, אשר כולם נעשו ע"י אותו גן ומכילים את אותו מבנה. ביחד הם כמאה רצפטורים נפרדים. כאשר כל סוג אחד הוא כמו "מנעול ספציפי", כאשר המולקולות האורגניות יכולות להתאים אך ורק באופן ספציפי. (כמו מנעול ומפתח) מרגע שזה קורה, הרצפטור שקלט את המולקולה הריחנית "מעורר" אוסף של ריאקציות כימיות לניורון שהוא מקושר אליו, אשר בסופו של דבר יוצר מסר חשמלי אשר נע לכל אורכו של הניורון אל תוך המוח. כאשר כל ניורון נושא עימו את המסר של רק סוג אחד של רצפטור, אך אותו הסוג יכול להמצא גם אצל רצפטורים אחרים כאשר אלפים מהם מפוזרים בפנים האף. הניורונים מקושרים דרך חורים זעירים בגולגולת, ומתחברים בסופו של דבר ל-"סבך" של ניורונים באזור הקדמי של המוח. כל מיליוני הניורונים שמחוברים לסוג ספציפי של רצפטור מסויים, כולם מחוברים לנקודה מסויימת, כל אותם מאות הנקודות השונות האלה פועלות כמו צופן מסויים, כאשר כל ריח יוצר צופן מסויים שונה כאשר המוח מפרש לסוג מסויים של ריח (לימון, בצל וכו'..) כיצד בדיוק הניורונים יוצרים את הצופן זה דבר שעוד לא ידוע, אך הנתיבים של הצופן נמצאים בשימוש שוב ושוב וכך הם לומדים. ניורונים של חוש הריח שורדים רק כ-60 יום וכאשר הם מתים, תאים מיוחדים בשכבה הפנימית של האף יוצרים קשרים ניורולוגים חדשים אשר מייצרים רצפטורים משלהם, כל אחד מהניורונים החדשים שולח אקסון אשר עובר דרך החור בגולגולת ומצליח למצוא את הנקודה שהוא צריך להתחבר אליה במוח. כיצד חוש הריח התפתח מבחינה אבולוציונית המדען הראשון שהצליח לגלות את הגנים של הריח היה Richard Axel מאוניברסיטת קולומביה ו-Linda Buck מ-Harverd אשר מצאו 18 מהגנים האלה בעכברים בשנת 1991. כל אחד מהגנים האלה הפיק חלבון שמעוצב בצורת חלבון מסולסל לשבעה לולאות. Axel ו-Buck פיענחו את הרצף של הנוקלוטאידים שיוצרים את הגנים, וחוקרים אחרים החלו לחפש במקביל עוד גנים שמורכבים מרצף דומה. הם מצאו הרבה יותר אצל עכברים, בני-אדם, שפמנון, צפרדעים, ולמעשה בכל חיה חולייתנית. הרצפטורים אצל כל בעלי החיים היו בעלי מבנה דומה, אבל לא בעלי מבנה מדוייק. ההבדלים בין בעלי החיים שהם בדקו, איפשרו לאותם בעלי החיים "לתפוס" מולקולות ריחניות שונות. המידע שנאסף ע"י מדענים הצביע על ההיסטוריה האבולוציונית, הגנים שיוצרים את הרצפטורים של החולייתנים הם צאצאים של אב קדמון משותף, ההוכחות גם מצביעות על כך שהאבולוציה של הגנים הריחניים התפתחה בצורה הבאה: (1) שיכפול מתוך טעות של כל הגן כולו (2) ומוטציה שקרתה מאוחר יותר בגן המשוכפל. כך שנוצר הבדל "דק" בגן המשוכפל. ככל שהגנים השתנו והשתכפלו, הם נוצרו ל-"משפחה" של גנים, וכאשר נוצר מין חדש של חוליתנים מאותו אב קדמון, הוא קיבל את "משפחת" הגנים הריחניים, אשר במקביל המשיכו להתפתח. ההוכחה לאבולוציה של 'חוש הריח' ניתנת למציאה בהבדלים שבין השימפנזה לבין אדם כאשר לאחד יש הבדלים בגנים הריחנים בהשוואה לשני, אבל עדיין קבוצת הגנים הזו דומה לגנים שנישאו ע"י האב הקדמון. את המשך המאמר תוכל לקרוא פה