אכלו לא טוב, וגופכם יזכור - ואולי העביר את התוצאות על ילדיכם. בשנים האחרונות, ראיות גוברות הראו כי זרע יכול לשים לב להחלטות אורח החיים של אב, ולהעביר מטען זה לצאצאים. כיום, בשני מחקרים משלימים, מדענים מספרים לנו כיצד.
כאשר זרע חוצה את מערכת הרבייה הגברית, הם מזפים ורוכשים מטען לא גנטי המשנה באופן מהותי את הזרע לפני השפיכה. שינויים אלה לא רק מתקשרים על מצב הרווחה הנוכחי של האב, אלא יכולים גם להוביל לתוצאות דרסטיות על הכדאיות של צאצאים עתידיים.
בכל שנה נולדים מעל 76, 000 ילדים כתוצאה מטכניקות רבייה בסיוע, שרובם כרוך בסוג כלשהו של הפריה חוץ גופית (IVF). נהלים אלה מאחדים ביצה וזרע מחוץ לגוף האדם, ואז מעבירים את הביצה המופרית הנוצרת - העובר - לרחם של האישה. קיימים ריבוי וריאציות על הפריה חוץ גופית, אך במקרים מסוימים הכרוכים בפוריות של הגברים - למשל זרע הנאבק בשחייה - יש להוציא את הזרע באופן כירורגי מהאשכים או מאפידדימיס, צינור ארוך ומפותל שמערסל כל אשך.
לאחר שמייצרים זרע באשכים הם יוצאים למסע מחריד דרך האפידדימיס המתפתל - אשר אצל זכר אנושי, כשישה מטרים כשהוא פרוע - בדרך למחסן. הזרע משוטט באפידדימיס במשך כשבועיים; רק בסוף דרך זו הם נעים לחלוטין. כך, בעוד שלזרע זרע "בוגרת" ניתן למעשה לזרוק על ביצה ממתינה ולצפות באופן סביר להגיע להפריה, יש להזרים ישירות לביצית מחט זרע מהאשכים ומהאפידדימיס. לא משנה מקור הזרע, טכניקות אלה ילדו תינוקות בריאים בארבעה עשורים של פרוצדורות מוצלחות.
אבל מדענים יודעים שגנים אינם החבילה כולה. במהלך חיי חיים יחידים הגנום שלנו נשאר כמו שנכתב במקור. עם זאת, כיצד, מתי ומדוע הוראות ההוראות הגנטיות יכולות להיות שונות באופן דרסטי מבלי לשנות את המדריך עצמו - כמו להתעסק עם הנפח ברמקול מבלי לגעת בחיווט שבתוכו. תופעה זו, המכונה "אפיגנטיקה", מסייעת להסביר מדוע אנשים זהים גנטית בסביבות דומות, כמו תאומים או עכברי מעבדה, עדיין יכולים להיראות ולפעול בדרכים שונות מאוד. ודברים כמו דיאטה או מתח מסוגלים לסבול את נפח הגנים שלנו למעלה ולמטה.
אחד החברים החזקים ביותר בערכת הכלים האפיגנטית הוא סוג של מולקולות הנקראות RNAs קטנים. RNAs קטנים יכולים להסתיר מידע גנטי מהמכונות הסלולריות שמבצע את הוראותיהם, ובאופן יעיל לרדוף גנים מהקיום.
מורשת התנהגותו של אבא יכולה אפילו להתקיים בילד שלו אם האלמנטים האפיגנטיים שלו נכנסים לעובר. למשל, עכברים שנולדו לאבות שחווים לחץ יכולים לרשת את ההשלכות ההתנהגותיות של זיכרונות טראומטיים. בנוסף, אבות עכברים עם דיאטות פחות רצויות יכולים להעביר מטבוליזם גס על ילדיהם.
אופסנה שארמה וקולין קונין, שניהם עבדו תחת אוליבר רנדו, פרופסור לביוכימיה בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת מסצ'וסטס, היו חלק החוקרים שדיווחו על ממצאים כאלה בשנת 2016. בעבודתם ציינו שארמה וקונין כי בעכברים, בעוד זרע אשכים לא בשלים מכיל DNA זהה לזה של זרע בוגר, ממסר זרע לא בוגר מידע אפגנטי אחר. מסתבר ש- RNA זעירים עוברים תחלופה שלאחר האשכים, מצטברים על בריאותו הגופנית של האב (או היעדרם) לאחר ייצורם, אך לפני שהם יוצאים מהגוף. עם זאת, עצירת הבור המדויקת שבה נסעו רכבי RNA קטנים קטנים אלה טרמפ נותרה לא ידועה.
כדי לפתור את התעלומה, החליטה שארמה, שהובילה את הראשון מבין שני המחקרים החדשים, לעקוב אחר ההרכב של RNAs קטנים בזרע עכבר בזמן שהם ברחו מהאשכים ושייטו דרך האפידדימיס. היא ועמיתיה בודדו זרע בכמה גילאים שונים מעכברים, כולל אלה העומדים לצאת מהאשכים, אלה שנכנסים לחלק המוקדם של האפידדימיס ואלה שנמצאו בחלק המאוחר של האפידדימיס. שארמה הופתעה לגלות כי RNAs קטנים רבים נראו מושלכים או נהרסו עם הכניסה לאפידדימיס המוקדמת; ואז, הזרע שהתפנה זה עתה רכש את האינטגנטיה האפיגנטית ששיקפה את מצב היותו של האב, ומתגאה בסט מלא עד שיצאו מהאפידדימיס המאוחרת.
היה רק מקור אפשרי אחד לרכישת RNA הקטנה: תאי האפידדימיס - מה שאומר שתאים מחוץ לזרע העבירו מידע לדורות הבאים.
"[האפידדימיס] הוא האיבר הכי פחות נחקר בגוף", אומר רנדו, שהיה סופר בכיר בשני העיתונים. "ומסתבר שהצינור הזה שאיש אינו חושב עליו מעולם ממלא תפקיד מרכזי ברבייה."
כדי לאשר כי האפידדימיס הוא האשם, הצוות של שארמה הוסיף סמן כימי לסט של RNAs קטנים באפידדימיס ומעקב אחר נדידתם. כפי שחשדו, משלוחים זעירים של RNA יצאו מתאים באפידדימיס והתמזגו עם הזרע. כל שחיין התגנבות נשא אז את האלמנטים האפיגנטיים האלה עד לאיחוד הסופי שלה עם הביצה.
נראה שזרע בנקודות שונות לאורך דרכי הרבייה היה בעל אותה גנטיקה, אך לא אותו אפגנטיקה. האם ההבדל הזה היה מספיק גדול כדי להיות חשוב? קולין קונין, שהוביל את השני מבין שני המחקרים החדשים, נבדק בשלב הבא אם שימוש בזרע לא בוגר ישפיע באופן בולט על צאצאי העכברים. הוא ועמיתיו חילצו זרע מהאשכים, אפידדימיס מוקדם ואפידדימיס מאוחר והזריקו אותם לביצים. כל שלושת סוגי הזרע הצליחו להפרות ביציות. עם זאת, כאשר קונין העביר את העוברים שהתקבלו לפונדקאיות של עכברים, אף אחד מהם לא נבע מזרע אפידדימאלי מוקדם - שלב הביניים נטול רוב ה- RNAs הקטנים - שהושתל ברחם. הזרע הכי פחות ובוגר מבין החבורה היו מנצחים - אבל איכשהו, אלה באמצע בערו, למרות שכל הגנים שלהם היו שלמים.
זה היה מבלבל לכל המעורבים. "שלב הביניים השבור הזה היה ממש מהמם, " אומר רנדו.
בהתחלה, תהו החוקרים אם הם איכשהו בודדו זרע זבל שמטרתו להיפטר מהאפידדימיס המוקדם לפני שהגיעו לשפיכה. אך נראה שזה לא היה המצב: כל שלושת סוגי הזרע יכלו להפרות ביציות. ההסבר היחיד הנוסף היה שהליקוי היה זמני. אם זה היה המקרה, אולי, אם ניזון מ- RNAs הקטנים הנכונים, ניתן היה להציל את הזרע האפידדימאלי המוקדם.
בעבודתה ציינה שארמה כי אמנם המטען האפיגנטי של זרע האשכים והזרע האפידדימלי המאוחר נבדלים זה מזה בהרבה, אך היו להם כמה קבוצות משותפות - אך RNAs קטנים אלה פונו מזרע עם כניסתם לאפידדימיס, ואז נרכשו מחדש מהתאים לאורך התעלה המתפתלת. אף על פי שהוצלחו בהצלחה, הפלופ האפידידימאלי המוקדם היה השלב היחיד שהיה חסר את האלמנטים הללו - והשלב היחיד שאינו מסוגל לייצר עובר ניתן להשתלה.
כדי לבדוק אם ה- RNA הקטן והספציפי הזה היה המפתח לפוריות, החוקרים שלפו RNAs קטנים מהאפידדימיס המאוחרת והזריקו אותם לעוברים שהופרו בזרע אפידדימי מוקדם. לתדהמתם עוברים אלה לא רק שהושתלו, אלא גם הניבו גורי עכברים - שלא ניתן להבחין בהם בעוברים שהופרו על ידי זרע אפידדימי מאוחר. הזרע האפידדימי הקדום היה פגום, אך לא באופן בלתי הפיך. זה רמז שהמחסור לא היה דביק, אלא חלק רגיל של המסע במבוך האפידדימלי. במילים אחרות, בדרך להתבגרות, גברים שברו את הזרע ואז תיקנו את הנזק.
"מוזר מאוד לראות אותם מאבדים את הכדאיות ומחזירים אותה", אומרת שרמה. והתועלת של קדימה ואחורה זו נותרה אניגמטית לחלוטין. אך אשר תהיה הסיבה, ברור שזרע משתנה מאוד לאורך דרכי הרבייה.
מולי מאנייר, פרופסור שלמד גנטיקה של זרע באוניברסיטת ג'ורג 'וושינגטון ולא היה קשור למחקר, שיבח את האופי הקפדני של מחקר "מרגש מאוד" זה. "מאמרים אלה באמת מוסיפים להבנתנו כיצד [אבות] יכולים להעביר מידע לא גנטי לילדיהם, " היא מסבירה. לדברי היידי פישר, פרופסור שלומד זרע באוניברסיטת מרילנד וגם לא השתתף במחקר, ניסויים "מעוצבים באלגנטיות" אלה עשויים גם לשפוך אור כיצד בעיות באפידדימיס עלולות לגרום למקרים בלתי מוסברים אחרת של עקרות גברית.
בעבודתם העתידית, הקבוצה של רנדו תמשיך לחקור את גורי העכברים הנוצרים מזרע בגילים שונים, תוך שמירה על תצפית מקרוב על כל נושא לטווח הארוך בבריאותם. הצוות גם מקווה להצביע על אילו RNAs קטנים שאחראים ישירות להשתלה מוצלחת - ומדוע הזרע נכנס לתקופה המפחידה הזו של חוסר יכולת.
"יש המון ירושה שעוד לא הסברנו", אומרת קונין. "אבל בעלי חיים הם לא רק ה- DNA שלהם." עם זאת, קונין מזהיר כי שונה לא תמיד אומר יותר גרוע. זרע האשכים והאפידדימיים שבני אדם עזרו והמשיכו לעזור לאלפים ברחבי העולם להרות ילדים.
זה מגיע עם אזהרה קטנה. רק בשנת 1978 התינוק הראשון נולד בהצלחה בהליך IVF - ואף על פי שאלפים עברו מאז, דור זה עדיין צעיר. נכון לעכשיו, אין סיבה לחשוד בהשלכות שליליות של מבחנה לעומת תפיסה טבעית; ככל שאוכלוסייה זו מתיישנת, החוקרים ימשיכו לשמור על קשר קרוב. מכיוון שרוב הליכי הפריה חוץ-גופית מבוצעים באמצעות זרע בוגר אשר פינה את האפידדימיס המאוחר, רנדו אינו מודאג.
ובמקרה הבלתי סביר שיש השלכות לשימוש בזרע באשכים או באפידדימלים בהליכים אלה, רנדו נותר בתקווה שעבודה עתידית תאפשר למדענים להחזיר את המידע הדרוש לזרע בוסר עשוי להיעדר. יום אחד ההתייחסות לאפגנטיקה עשויה להיות המפתח לשיפור טכנולוגיית הרבייה המסייעת - ולהבטיח כי הזרע בוגר ככל שהם מגיעים.
