עצלנים הם היונקים האיטיים ביותר על פני כדור הארץ, אך החיים ביערות עבותים מקשים את המחקר על אודותיהם. כעת, רוצף ונותח לראשונה הגנום של עצלן דו-אצבע, מה ששפך אור חדש על הגנטיקה העומדת מאחורי חילוף החומרים האיטי ביותר שלו.
על ידי מיפוי האבולוציה שלו, התגלו במחקר שפורסם בכתב העת BMC Biology "גנים קופצים" (טרנספוזונים) ספציפיים לעצלן, שהשתמרו במשך מיליוני שנים וקשורים לחילוף החומרים שלו. ממצאי המחקר לא רק חושפים את הגנטיקה שמאחורי הביולוגיה הייחודית של העצלן, אלא עשויים להוביל למחקר שישפוך אור על חילוף חומרים והזדקנות אצל יונקים אחרים, כולל בני אדם (לרבות במסעות ארוכי טווח לחלל).
עצלן בגן חיות בפלורידה
(צילום: רויטרס)
יחד עם ארמדילים ודובי נמלים, עצלנים שייכים לדלשינאים (Xenarthra), הקבוצה היחידה של יונקי שליה שמקורה בדרום אמריקה. בעלי החיים הנמנים עמה קיימים כבר 65.5 מיליון שנים, כאשר אבותיהם של העצלנים שנכחדו כוללים עצלני קרקע ענקיים בגודל פיל. לעומת זאת, עצלנים מודרניים הם שוכני עצים ומשתייכים לשתי קבוצות – עצלני דו-אצבע (עצלן דו-אצבע של לינאוס ועצלן דו-אצבע של הופמן) ועצלני תלת-אצבע (עצלן חום-גרון, עצלן חיוור-גרון, עצלן רעמתי ועצלן גמדי).
לעצלנים יש את חילוף החומרים הנמוך ביותר בקרב היונקים, לעתים קרובות פחות ממחצית מהמצופה מגודל גופם. כדי לחסוך באנרגיה, הם יכולים לעבור בין ויסות עצמי של טמפרטורת הגוף שלהם לבין שינוי בהתאם לסביבה, תוך שמירה על טמפרטורה סביב 5 מעלות צלזיוס. למרות שהם איטיים, ניחנים העצלנים ביכולת שחייה מרשימה למרחקים ארוכים בחיפוש אחר בן זוג.
כדי להעמיק בביולוגיה יוצאת הדופן של העצלנים, חילצו מחברי המחקר דנ"א מרקמות של עצלנים בשבי, שרוצף במכון מקס פלאנק לביולוגיה מולקולרית של התא וגנטיקה בגרמניה. חוקרים ממכון סנגר בקיימברידג' וממכון לייבניץ לביולוגיה של חיות בר ורפואה וטרינרית בברלין ניתחו לאחר מכן את הגנום של העצלן והשוו את הרצף לגנומים של יונקים אחרים, כולל אלה של דוב נמלים וארמדיל, בטכניקה הקרויה גנומיקה השוואתית, על מנת להבין מה מייחד את העצלנים.
החוקרים גילו כי לגנום העצלנים יש מקטעי דנ"א המסוגלים לשכפל את עצמם ולנוע ממקום למקום ברחבי הגנום של התא. כאשר מקטע כזה קופץ לתוך גן מתפקד, הוא עלול לשבש אותו ולגרום למוטציה. מנגד, לעיתים המקטע מביא איתו מידע גנטי שמעניק לתא יכולות חדשות, מה שמניע תהליכים אבולוציוניים.
באמצעות שימוש בגנומיקה כדי להסתכל אחורה בזמן ולמפות את התפתחות העצלנים, החוקרים מצאו ש"גנים קופצים" אלה נוצרו באב הקדמון המשותף האחרון של כל מיני העצלנים הקיימים לפני כ-30 מיליון שנים. הגנים השתמרו מאז לאורך זמן, מה שהופך אותם לרצפים גנטיים מושרשים ייחודיים לעצלנים.
הצוות הופתע לגלות שרבים מהגנים הללו קשורים למיטוכונדריה – "תחנות הכוח" של התאים המייצרות את האנרגיה שלהם – ולמסלולי חילוף חומרים. מכיוון שלעצלנים יש את אחד המטבוליזם הייחודי ביותר בקרב יונקים, החוקרים מאמינים שגנים ספציפיים אלה לעצלנים קשורים להתאמות יוצאות הדופן שלהם לסביבה ולאבולוציה של חילוף החומרים האיטי ביותר שלהם.
"ניסויים רבים בתחום האבולוציה נערכו עד כה, אולם על ידי חקר בעלי חיים יוצאי דופן כמו עצלנים, אנו לפעמים מגלים פתרונות ביולוגיים שבני אדם מעולם לא פיתחו", אמרה ד"ר מרסלה אוליאנו-סילבה, ביו-אינפורמטיקאית בכירה ממכון סנגר. "באמצעות גנומיקה כדי להסתכל אחורה בזמן, מצאנו 'גנים קופצים' שעצלנים שימרו במשך מיליוני שנים. גנים ספציפיים אלה לעצלנים קשורים למיטוכונדריה ולמסלולים מטבוליים, דבר המצביע על כך שהם עשויים להיות קשורים לאבולוציה של חילוף החומרים האיטי ביותר שלהם".
לדבריה של ד"ר קמילה מאצוני, מהמחלקה לגנטיקה אבולוציונית במכון לליבניץ, אמנם לעצלנים יש את חילוף החומרים האיטי ביותר מכל יונק אחר, אך הם נשארים בריאים. על כן, הבנת האופן שבו הם משיגים זאת עשויה לספק תובנות חדשות לגבי האופן שבו תאים מנהלים אנרגיה ביעילות. "ממצאי המחקר מצביעים על כך שעצלנים עשויים לפתח 'מערכות גיבוי' גנטיות המסייעות לפצות על 'המיטוכונדריה הרגועה' שלהם ותומכות באורח חייהם הייחודי".
