מיהו הגזע הראשון

אורגניזמים מתרבים בדרך מינית או אל-מינית, מעבירים את הגֵנים שלהם לצאצאיהם ומתים. לרוב מושבות החיידקים והפטריות מתפתחות באמצעות שיבוט – האורגניזמים יוצרים מתוכם אורגניזמים חדשים, זהים להם – ולא באמצעות זרעים או העברת מטען גנטי משני פרטים שונים ליצירת פרט חדש. עצים גדלים בדרך כלל מזרעים, אבל במדינת יוטה שבארצות הברית יש מושבה של עצים שמתרבה גם היא באמצעות שיבוט, כשפרט חדש יוצא משורשי האם והופך לבוגר, כלומר באופן וגטטיבי, שבו צמח חדש מתפתח מחלקים של צמח האם שאינם תאי המין או איברי הרבייה. מושבה זו נחשבת לאורגניזם הזקן ביותר ולמושבת העצים הגדולה ביותר.

שורש העניין

פנדו, המושבה הגדולה והעתיקה ביותר של עצי צפצפה רעדנית (Populus tremuloides) שאנחנו מכירים, משתרעת על פני כ-430 דונם ומורכבת מכ-47 אלף גזעים שכולם מחוברים למערכת שורשים משותפת. משמעות המילה פנדו (Pando) בלטינית היא “אני מתפשט”. פנדו לא מתרבה ברבייה מינית, כי היא טריפלואידית, כמו רוב הצפצפות הרעדניות האחרות: יש לה שלושה עותקי כרומוזומים ב-DNA, בשונה מהאדם, למשל, שיש לו שניים. היא מוגבלת לרבייה וגטטיבית – רבייה באמצעות שיבוט – בדומה לצמחי תות ששולחים שלוחות וכל אחת מהן מתפתחת לצמח בוגר שגם הוא ישלח בבוא יומו שלוחות חדשות. התכונה הזו מאפשרת לפנדו לשרוד ולהתפשט במשך אלפי שנים. עם זאת, עד כה נחקרו בעיקר ההיבטים האקולוגיים והפיזיולוגיים שלה, ומעט היה ידוע על הדינמיקה הגנטית שלה, במיוחד בנוגע למוטציות סומטיות –מוטציות בתאים שאינם תאי רבייה – שחשיבותן היא בכך שהן עשויות להשפיע על בריאותו של האורגניזם ועל עמידותו בפני שינויים סביבתיים.

אילן היוחסין של האילן

אפשר לקבוע עד כמה הפרטים במושבה דומים מבחינה גנטית זה לזה, וכך למצוא כמה דורות עברו מאז האם המייסדת של השושלת. מחקר חדש, שטרם עבר ביקורת עמיתים, ניסה להבין באמצעים גנטיים מה גילהּ של מושבת פנדו. החוקרים בדקו איך מוטציות מצטברות ומתפשטות בתוך המושבה, האם יש קשר בין השונות הגנטית לבין המרחק הגיאוגרפי בין הפרטים, ומה הגיל המשוער של פנדו בהתבסס על הנתונים הגנטיים. הם אספו למעלה מ-400 דגימות עלים, שורשים וקליפה מגזעים שונים בפנדו וממושבות צפצפה סמוכות. הדגימות עברו ניתוח גנטי אחרי ריצוף DNA, ונתוני המוטציות נבדקו במודלים פילוגנטיים – מודלים שבודקים יחסי קרבה בין מינים ופרטים – כדי לזהות את הדינמיקה הגנטית של המושבה ולבדוק כמה הפרטים דומים זה לזה מבחינה גנטית.

החוקרים ביקשו למצוא מוטציות שיצרו הבדלים בין הפרטים בפנדו. הם מצאו הבדלים בין מוטציות בפנדו לבין מוטציות במושבות הסמוכות של צפצפות רעדניות. הם מצאו כ-9,400 אתרים ב-DNA שמאפיינים את פנדו, כלומר ייחודיים לה, וכ-20 אלף אתרים שמשותפים לפנדו ולמושבות סמוכות. הם השתמשו ברישומים האלה לשאר ההשוואות במחקר. אתרים ב-DNA שהיו זהים ל-80 אחוז בערך מהפרטים האחרים שנבדקו, נחשבו אתרים שהגיעו מהמושבה-האם. כדי לבדוק את השונות בין הפרטים, החוקרים לא ניתחו אותם, כי כמעט כל הפרטים ירשו אותם. החוקרים הוציאו ממערך הנתונים גם אתרים ב-DNA שראו בהם שונות רק בפרט אחד, כי חששו שזו טעות בתהליך ניתוח הדגימה. אחרי התהליך, החוקרים איתרו את המוטציות הסומטיות במערך נתוני האתרים ב-DNA. בחלק מהאתרים המידע היה חסר. החוקרים פיצו על המחסור במידע באמצעות ניתוחים סטטיסטיים.

קרוב רחוק

הניתוח מצא קשר בין המרחק הגיאוגרפי בתוך המושבה לבין השונות הגנטית, דבר שמרמז על מנגנונים שמגבילים את התפשטות המוטציות הסומטיות. רוזן פינו (Pineau), ממובילי המחקר, ציין בריאיון לכתב העת המדעי Nature שהוא ציפה שעצים קרובים זה לזה יהיו קרובים יותר גם מבחינה גנטית, בהשוואה לעצים הרחוקים, אך הקִרבה שהחוקרים מצאו לא תאמה את המצופה. החוקרים ציפו למצוא התאמה בין ההבדל במוטציות לבין המרחק הפיזי שבין העצים, אך לא מצאו התאמה מובהקת. לא ברור אם העצים מתפשטים מהקרוב לרחוק, או שחלק מהשיבוטים הרחוקים הם חדשים יותר מאשר חלק מהשיבוטים הקרובים בקבוצה הנבדקת.

החוקרים העריכו שגילה של מושבת פנדו הוא בין 16 אלף ל-80 אלף שנים. הטווח הרחב נובע מכך שקשה למדוד את קצב המוטציות המדויק בעזרת מודלים פילוגנטיים, כלומר מודלים שמעידים על קִרבה גנטית, לשם תיארוך עץ כה עתיק, וקשה לבחור את גִן השעון המולקולרי – כלומר, הגֵן שנבחר כדי לאמוד את קצב השינוי – שהכי מתאים למדידת קצב השינוי הגנטי ולהערכת הקִרבה בין העצים. ההערכה הזו נתמכת בממצאים ממחקרים קודמים, למשל תיעוד של אבקת צפצפה במשקעים מאגם פיש (Fish Lake) הסמוך לפנדו. הממצאים מספקים ראיות לכך שמושבת העצים לא רק שרדה תקופות זמן ארוכות, אלא גם הצליחה לשמר יציבות גנטית לאורך הדורות.

המחקר פותח צוהר להבנה חדשה של פנדו כמערכת אקולוגית ייחודית ותורם להבנת הדינמיקה הגנטית של אורגניזמים ארוכי חיים. הבנת המנגנונים הללו חיונית במיוחד כיום, בתקופה שבה שינויי האקלים מאיימים על יציבותן של מערכות אקולוגיות רבות. המחקר מדגיש את החשיבות של חקר הגנטיקה והאקולוגיה של מערכות טבעיות בתגובה לשינויים סביבתיים, ואת הקשרים בין יציבות גנטית, בריאות ארוכת טווח ושמירה על הטבע.