מחלות מידבקות מלוות את האנושות משחר ימיה. שוב ושוב מחוללי מחלות כמו נגיפים, חיידקים, פטריות וטפילים אחרים מחפשים דרכים לפרוץ את הגנות הגוף ולהתרבות בתוכו. במשך הדורות מגפות קטלניות של מחלות כמו דבר, כולרה, אבעבועות שחורות, אבולה ואיידס גבו את חייהם של מאות מיליוני בני אדם והותירו את חותמן על האוכלוסייה האנושית. חיידק הדבר לבדו קטל למעלה ממאה מיליון אנשים בכמה מגפות גדולות מאז המאה ה-14, כחמישים מיליון מתו בהתפרצות השפעת הספרדית של 1918, ובעשורים האחרונים הביא נגיף ה-HIV למותם של כ-35 מיליון אנשים ברחבי העולם.
בנוסף למחלות המוכרות הללו, כל כמה שנים אנו עדים להתפרצות של מגפה חדשה. האחרונה שבהן, מגפת הקורונה העולמית, עדיין מלווה אותנו. מחלות כאלה מאתגרות את הגוף האנושי, מפעילות עליו לחץ הישרדותי ומעוררות מעין מרוץ חימוש בין האדם לגורם המחלה, שבו כל צד מנסה לשפר את סיכויי ההישרדות שלו מול יריבו. כך קורה שאירועים שהתרחשו בעבר הניעו שינויים בגנטיקה של האדם, ולקחו חלק מרכזי בהתפתחותו האבולוציונית של המין האנושי ובהישרדותו.
הכתבה פורסמה במקור באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי
להתאים ולשרוד
רעיון האבולוציה דרך ברירה טבעית, שהגו צ'רלס דרווין ואלפרד ראסל ואלאס והוצג לראשונה ב-1858, קובע כי כל המינים התפתחו מאב קדמון משותף, ועברו התאמה הדרגתית לסביבה בהתאם לעיקרון הברירה הטבעית. לפי העיקרון הזה, שינויים אקראיים (מוטציות) בגֵנים יוצרים הבדלים קטנים בתכונות של פרטים שונים באוכלוסייה, וחלקן משפיע על יחסי הגומלין שלהם עם סביבתם. כשמתחולל בסביבה אירוע משמעותי – למשל מחלה קטלנית, אלה שתכונותיהם מקנות להם יתרון בהתמודדות עם האיום – למשל עמידות מפני מחולל המחלה, ישרדו טוב יותר, יעמידו צאצאים ויעבירו את תכונותיהם לדור הבא.
בתהליך שמתפתח לאורך דורות רבים, חלק האוכלוסייה העמיד יותר בפני המחלה יגדל, והתכונות שהקנו לו את העמידות יהפכו נפוצות יותר באוכלוסייה. ולהיפך – מי שתכונותיהם מעלות את הרגישות שלהם למחולל המחלה ייפגעו או ימותו ממנו יותר מאחרים. כתוצאה מכך הם יתרבו פחות ולא יעבירו את התכונה שמעלה את פגיעותם לדור הבא. לאורך זמן חלקם באוכלוסייה ילך ויצטמצם.
כך קרה שבמשך השנים מגפות היו בין הגורמים שעיצבו את תכונותיהם של בני האדם באזורי התפוצה של מחוללי מחלות מסוימים. בהתאם למגפות שפקדו אזור זה או אחר בעולם, תכונות מסוימות התפשטו באוכלוסייה האנושית שחיה בו, ואחרות הלכו ונעלמו.
הלקח שלמדנו ממושבות המצורעים
המחלה: מחלת הנסן ("צרעת")
מה השתנה: כיום רוב בני האדם חסינים למחלה.
בהרחבה: על פי עקרון הברירה הטבעית, כשמופיעה מחלה שמובילה למוות או פוגעת בפוריות, מופעל לחץ בררני שמגדיל את חלקם היחסי באוכלוסייה של אלה שיש להם תכונות שמגינות מפניה. אחת המגפות שהפעילו לחץ בררני כזה והייתה לה השפעה בולטת על האבולוציה האנושית היא הצרעת.
צרעת הוא שמה העממי של מחלת הנסן. בשונה מהצרעת התנ"כית, שהייתה כנראה שם כולל לקבוצה גדולה של מחלות שונות שמתבטאות בנגעים על העור, מדובר במחלה זיהומית אחת שנגרמת על ידי החיידק מיקובקטריום לפרה (Mycobacterium leprae). המחלה אומנם כמעט ואינה קיימת כיום בארצות העשירות והמפותחות, בזכות קיומו של טיפול אנטיביוטי יעיל נגדה, אך היא עדיין נפוצה למדי בכמה מדינות גדולות, עניות וצפופות, שמשאבי הרפואה בהן דלים. 53 אחוז מהחולים המאובחנים חיים בהודו ורוב הנותרים בברזיל, אינדונזיה, הרפובליקה הדמוקרטית של קונגו, מוזמביק וכמה מדינות נוספות.
המחלה עתיקה מאוד ומעוררת אצל רבים פחד ורתיעה מהנגעים הקשים שמופיעים על העור של החולים בה. בעבר, בהיעדר טיפול יעיל, נהגו לבודד את החולים בבתי חולים נפרדים ואפילו להגלות אותם למושבות מצורעים שהוקמו ביישובים מרוחקים ובאיים מנותקים. נוסף על הנגעים, המחלה פוגעת בעצבים ההיקפיים וגורמת נימול וחוסר תחושה בקצות הגפיים, כאבים ונכות פיזית. המחלה מפעילה לחץ בררני כבד בגלל הנזק שהיא גורמת לפוריות אצל חלק מהנשים או הגברים שלוקים בה.
המחלה הייתה נפוצה מאוד באירופה בימי הביניים, ומעריכים כי בשיא תפוצתו הדביק החיידק אחד מכל שלושים אנשים ביבשת. אבל בתחילת המאה ה-16 היא דעכה באופן מסתורי. כדי לפענח את הסיבה להיעלמותה חיפשו מדענים עקבות DNA קדום של החיידק בקבר אחים שמצאו במושבת מצורעים מלפני 600 שנה. התברר כי לא החיידקים היו אלה שהשתנו, אלא דווקא בני האדם.
במשך דורות רבים של חיים לצד המחלה התפתחו באוכלוסייה תכונות שחיזקו את העמידות שלה. מחקרים מעידים שהחשיפה המתמשכת לחיידק עודדה שינויים גנטיים ששיפרו את יעילות התגובה החיסונית נגדו והקנו הגנה מפני המחלה. עם הזמן התכונות המעניקות הגנה ממחלת הנסן נהייתה נפוצה מאוד באירופה וכיום ליותר מ-95 אחוז מבני האדם יש חסינות טבעית למחלה.
מחלה שמגינה ממחלה
המחלה: מלריה
מה השתנה: באזורים מוכי מלריה יש שיעור גבוה של חולי אנמיה חרמשית.
בהרחבה: המלריה היא אחת המחלות העתיקות והנפוצות ביותר בעולם. ההערכה היא כי אבותיהם של טפילי המלריה התפתחו לפני 200-150 מיליון שנה, הרבה לפני שהופיעו בני האדם הראשונים. כיום היא נפוצה ביותר ממאה מדינות, בעיקר בקרבת קו המשווה. על פי נתוני ארגון הבריאות העולמי, בשנת 2021 לבדה נדבקו ברחבי העולם 247 מיליון אנשים במלריה ו-619 אלף מתו מהמחלה. 80 אחוז מהקורבנות הם ילדים מתחת לגיל חמש. שיעורי התחלואה והתמותה הגבוהים באזורים הנגועים עשויים להסביר מדוע המלריה נחשבת למחלה שהפעילה את הלחץ הבררני החזק ביותר על הגנטיקה האנושית בימינו.
הגורם למלריה הוא הטפיל פלסמודיום פלציפרום (Plasmodium falciparum), שמועבר לאדם ברוק של יתושות אנופלס בעת שהן מוצצות את דמו. הטפילים מגיעים בזרם הדם לכבד, מתרבים בו ומשתחררים מחדש לזרם הדם. שם הם חודרים לתאי דם אדומים ומתרבים גם בהם. לאחר שהתרבו בתאי הדם האדומים הם מפוצצים אותם ומדביקים תאים נוספים וחוזר חלילה. התהליך הזה גורם לירידה בכמות תאי הדם האדומים ועלול להוביל במקרים קשים לאנמיה חמורה ולמוות.
בהתאם לעיקרון הברירה הטבעית התמותה מהמחלה באזורים מוכי מלריה הובילה להתפתחות הגנה טבעית למחלה. לאנשים עם הגֵנים הנכונים היה סיכוי גדול יותר לשרוד ולהעבירם לדורות הבאים. מכאן אפשר להבין מדוע מחלת האנמיה החרמשית נפוצה במיוחד באזורים אלו.
אנמיה חרמשית היא מחלה תורשתית שנובעת ממוטציה בגֵן שאחראי על ייצור החלבון המוגלובין המצוי בכדוריות הדם האדומות, ופוגעת ביכולתו להוביל חמצן מהריאות לרקמות הגוף. המחלה מתאפיינת בכדוריות דם מעוותות שצורתן מזכירה חרמש ירח, ומכאן שמה.
לכאורה היה אפשר לצפות שהברירה הטבעית תעודד את היעלמותו של גֵן מזיק כל כך, אך מתברר שלא תמיד ההנחה הזאת תקפה. נמצא כי המבנה המעוות של תאי הדם האדומים דווקא נותן יתרון לחולי אנמיה חרמשית כיוון שהוא מקנה להם הגנה מהמחלה הקטלנית. יותר מ-75 אחוז מחולי האנמיה החרמשית בעולם חיים באפריקה שמדרום לסהרה או ששם נמצאים שורשי משפחותיהם, וכן באזורים אחרים בעולם שהמלריה נפוצה בהם או שהייתה נפוצה בעבר. אנשים שנושאים רק עותק אחד של הגן הפגום אינם מפתחים את תסמיני האנמיה החרמשית, וזוכים לעמידות חלקית מפני מחלת המלריה, מכיוון שחלק מכדוריות הדם שלהם בעלי מבנה חרמשי שמקשה על טפיל המלריה להתרבות.
נראה כי בשקלול הסיכונים של שתי המחלות, סכנת המלריה גוברת. למרות הסבל והסכנות הבריאותיות שמלוות את מחלת האנמיה החרמשית, החולים בה זוכים ליתרון הישרדותי באזורים מוכי מלריה. גם הפרעות תורשתיות נוספות, כמו תלסמיה ומחסור באנזים G6PD, שפוגעות בתאי דם אדומים ומקנות עמידות מסוימת למלריה, שכיחות יותר באפריקה, דרום אסיה, דרום אמריקה ומרכזה, שבהם המלריה נפוצה.
הגנה מהעבר הרחוק
המחלה: איידס
מה השתנה: מגפה כלשהי מימי הביניים הפיצה באירופה מוטציה שמקנה עמידות טובה מהדבקה במגפה שהתפרצה בסוף המאה העשרים.
בהרחבה: באופן מפתיע, נראה כי מגפות קטלניות ששטפו את אירופה בימי הביניים, הועילו מול מגפה חדשה מאות שנים אחרי שנעלמו. מדענים יודעים מזה זמן על קיומה של מוטציה שמקנה לאנשים עמידות מפני הדבקה ברוב זני נגיף ה-HIV, הגורם למחלת האיידס. שיעור הנשאים של המוטציה הזאת באירופה גבוה בהרבה לעומת אוכלוסיות אחרות ועומד כיום על כעשרה אחוזים. מכיוון שהמוטציה שכיחה במיוחד בצפון אירופה, ובעיקר בסקנדינביה, ונדירה בארצות הים התיכון, עלתה ההשערה כי מגפות שאיימו בעבר על אוכלוסיית אירופה, העניקו כעבור כמה מאות שנים חסינות לצאצאיהם הרחוקים מפני מחלת האיידס.
נגיף ה-HIV התפרץ בשנות ה-80 של המאה הקודמת וגרם עד כה למותם של למעלה משלושים מיליון בני אדם. הנגיף תוקף תאי דם לבנים של מערכת החיסון, פוגע בהם וכך משבש את פעילות המערכת שאמורה להגן על הגוף מפניו ומפני מחוללי מחלות אחרים. בעקבות זאת הגוף נותר חשוף ורגיש אפילו לזיהומים פשוטים, שמערכת חיסון תקינה אמורה לגבור עליהם בקלות.
המוטציה שמעניקה הגנה מפני הנגיף נמצאת על גֵן שאחראי על הייצור של קולטן על פני תאים של מערכת החיסון. הנגיף משתמש בקולטן הזה כדי לחדור לתאים הללו, אך מאחר שהמוטציה מונעת את ייצורו, הנגיף לא מצליח לפגוע בתאים ומושמד בלי לגרום נזק.
חוקרים מעריכים כי המוטציה נוצרה לפני כ-700 שנה, ואולי אף יותר, והתפשטה באוכלוסייה בתהליכי ברירה טבעית, בעקבות מגפה קטלנית אחרת שהשתוללה אז באירופה. המדענים עדיין חלוקים ביניהם באשר לזהות המחלה שעודדה את התפשטות המוטציה במקור, ולקשר בינה לבין התכונה המספקת עמידות ל-HIV. יש מי שמפנים את האצבע אל חיידק הדבר (Yersinia pestis), שהמגפה שחולל במאה ה-14 קטלה, לפי חלק מההערכות, 30-25 אחוז מאוכלוסיית אירופה. אחרים מייחסים את התהליך דווקא לנגיף האבעבועות השחורות (Variola), שגרם במשך השנים למותם של יותר מ- 300 מיליון איש, יותר מכל מחולל מחלה אחר בהיסטוריה האנושית.
כיום כעשרה אחוזים מצאצאיהם של ניצולי המגפות הללו נושאים את המוטציה על עותק אחד בלבד של הגֵן, ולכן ההגנה עליהם חלקית בלבד. עם זאת, סיכוייהם להידבק ב-HIV נמוכים באופן משמעותי לעומת שאר האוכלוסייה. כאחוז אחד נושא את המוטציה בשני העותקים של הגן, ונהנה מעמידות מלאה מפני הדבקה.
דם הולך ונעלם
המחלה: כולרה
מה השתנה: בעלי סוג הדם O נעלמו כמעט לגמרי מדלתת הגנגס.
בהרחבה: תהליך הברירה הטבעית גורם לכך שתכונות שאינן מותאמות היטב לסביבה הולכות ונעלמות, ואחרות תופסות את מקומן. אחת הדוגמאות הבולטות לכך היא הקשר בין מחלת הכולרה לסוג הדם O.
כולרה (Cholera) היא מחלה זיהומית מידבקת שמחולל החיידק ויבריו כולרה (Vibrio cholerae). המחלה נפוצה מאוד בעולם, בעיקר באזורים עם תשתיות ביוב ותברואה לקויות עקב עוני או אסונות טבע. בהיעדר טיפול רפואי איכותי היא עלולה להרוג רבים. החיידק מגיע דרך מים ומזון מזוהמים למערכת העיכול ומדביק את תאי המעי הדק. החיידקים נצמדים לתאים בדופן המעי ומפרישים רעלן שגורם דלקת שמלווה בשלשול מימי ובהקאות. אובדן הנוזלים כתוצאה מכך עשוי להוביל להתייבשות ואפילו למוות.
חוקרים הבחינו כי תסמיני הכולרה נוטים להיות קשים יותר אצל אנשים עם סוג הדם O בהשוואה לסוג הדם A. הם גילו כי רעלן הכולרה מפעיל את תאי המעי של בעלי סוג הדם O בעוצמה רבה במיוחד וגורם להם להפריש יותר אלקטרוליטים ומים. התוצאה המעשית היא שהשלשול שלהם חזק יותר.
כשלוקחים את זה בחשבון, אין כל פלא בכך שבדלתא של נהר הגנגס בבנגלדש, שם הכולרה הייתה נפוצה מאוד בעבר, שיעור האנשים בעלי סוג הדם O הוא הנמוך ביותר בעולם. אנשים עם סוג הדם O סבלו מתסמינים חמורים יותר ונטו יותר למות מהמחלה, ולכן הסיכוי שלהם להעמיד צאצאים היה נמוך יותר. תהליך של ברירה שלילית הוביל להיעלמותם במשך הדורות.
לצד זה, הלחץ האבולוציוני החזק בבנגלדש הניע גם היווצרות של מוטציות שסיפקו עמידות לכולרה. סריקות גנטיות שנעשו לתושבים בבנגלדש איתרו יותר מ-300 אזורים ב-DNA שמקנים עמידות למחלה בעקבות ברירה חיובית. חלק ניכר מהם מעורבים בפעילות מערכת החיסון.
משנה סביבה, משנה מזל
המחלה: מחלות אוטואימוניות
מה השתנה: ייתכן כי דווקא תהליכי הברירה הטבעית שפיתחו אצלנו מערכת חיסון חזקה המסוגלת להילחם ביעילות במחלות זיהומיות, גרמו לכך שהיום, כאשר הסביבה סטרילית יחסית, אותה מערכת מפנה את כוח האש שלה כלפי הגוף עצמו.
בהרחבה: מחלות זיהומיות הן הגורם העיקרי ללחץ האבולוציוני שהופעל על האנושות במהלך ההיסטוריה. קהילות שונות הפזורות ברחבי הגלובוס נחשפו לזיהומים, שהפעילו עליהם לחץ בררני ממוקד. בתהליך אבולוציוני איטי, הדרגתי ודינמי, שנמשך כמה וכמה דורות, נבחרו תכונות שסייעו לאוכלוסייה להסתגל לאיום. חותם גנטי עמוק במיוחד השאירו מחלות שהאנושות נחשפה אליהן לאורך תקופות ארוכות כמו צרעת, אבעבועות שחורות, מלריה ושחפת, באזורים שבהם הן היו נפוצות.
אבל לעיתים קורה שתכונות שהועילו בסביבה מסוימת ובזמן מסוים עלולות להזיק במקום אחר או בתקופה אחרת. בעולם המודרני, שמתאפיין בשינויים מהירים במיוחד באורח החיים, אנו עדים כיום להופעתן של בעיות בריאותיות רבות שלא היו נפוצות בעבר, וביניהן סוג של מחלות שנקראות מחלות אוטואימוניות.
בעבר, כשאבותינו היו חשופים למגוון גדול של זיהומים, ככל שמערכת החיסון יצרה תגובה דלקתית חזקה יותר, גדל הסיכוי שהפרט ישרוד. בתנאים הללו חלו שינויים גנטיים רבים שהגבירו את עוצמת התגובה החיסונית של גופנו. אחת ההשערות כיום היא שבעקבות שינויים שחלו בדפוסי ההיגיינה, שיפור התברואה, ניקיון מי השתייה והמזון ופינוי הפסולת, עולמנו נהיה הרבה יותר סטרילי, ובני האדם נחשפים הרבה פחות למחוללי מחלות. בהיעדר אויבים מבחוץ, מערכת החיסון עשויה לפעול נגד הגוף עצמו.
מדענים משערים, אם כן, שזו אחת הסיבות לשיעור הגבוה של מחלות אוטואימוניות בחברה המודרנית. בראש ובראשונה מדובר במחלות שקשורות לדלקות, כמו מחלות מעי דלקתיות, מחלת קרוהן וזאבת. ייתכן שזה גם ההסבר לעלייה בשכיחותן של תסמונות ומחלות כמו אסתמה, אלרגיות, מחלות לב וסוכרת שאנו עדים להם כעת. ראיה חזקה לכך אפשר למצוא במדינות מתפתחות, שעוברות כיום תהליכי מודרניזציה מהירים, ואיתם עולה גם השכיחות של המחלות הללו, שמתקרבת לרמה המוכרת במדינות המתועשות.
ואכן, מחקר שהתפרסם לאחרונה מראה כי מוטציות שהקנו בעבר הגנה ממגפת הדבר ונהיו נפוצות יותר אחריה, מעלות כיום את הסיכון לחלות במחלות אוטואימוניות. החוקרים אספו דגימות DNA משלדים של בני אדם שחיו לפני פרוץ המגפה, במהלכה ואחריה. ריצוף גנטי גילה כי השכיחות של מוטציות מסוימות עלתה אחרי המגפה וייתכן שהן הקנו הגנה מפניה. אבל כיום אותן מוטציות מעלות את הסיכון ללקות במחלות אוטואימוניות כמו קרוהן, דלקת מפרקים שגרונית וזאבת.
החיים המודרניים מזמנים לנו בעיות נוספות. היכולת לנוע במהירות למרחקים ארוכים מפגישה אנשים עם מחוללי מחלות שאבותיהם לא נחשפו אליהם בעבר ולכן הם לא עמידים בפניהם כיום. אך לצד זה, פיתוח תרופות ואמצעי הפריה והגנה על עוברים מסייעים לאנשים רבים לשרוד, להתרבות ולהעביר לדור הבא גֵנים שאינם מותאמים לסביבה, למרות עקרון הברירה הטבעית.
עדיין איננו מבינים די הצורך את טיב הקשר בין מגפות שהתרחשו בעבר למחלות אוטואימוניות כיום. כלים גנטיים חדשניים מאפשרים לנו לעקוב אחרי שינויים אבולוציוניים שהתרחשו בעבר ולהבין איך המפגש שהתרחש לפני אלפי שנים בין מיקרואורגניזמים לבני האדם משפיע לא רק על התגובה שלנו לזיהומים עכשוויים, אלא גם על הופעת מחלות מסוגים שכמעט לא היו מוכרים לנו בעבר הרחוק וכעת תוקפות אוכלוסיות מודרניות ברחבי העולם.