מוטציה גנטית (מלאכותית או טבעית), עשויה להיות הגורם לתוקפנות
בלתי רגילה, להפגנת אומץ רב ולנכונות לנטילת סיכונים "פראיים"
שהסיכוי להצלחתם קטן יחסית. כך אומרים חוקרים מבית-הספר לרפואה
של הרווארד. הם הראו כי הנדסה גנטית המשפיעה על ייצורם
של חומרים מסוימים במוח, עשויה להביא להתפתחות תופעות התנהגותיות
שונות בעכברים. ההנחה המתלווה למחקר זה אומרת, שתופעות התנהגותיות
שנגרמות באמצעות הנדסה גנטית, יכולות להתחולל גם כתוצאה ממוטציות
גנטיות טבעיות. המחקר כולל מעקב ותיעוד של התהליך הביוכימי המדויק
שלו מיוחסת גרימת התופעות ההתנהגותיות שנחקרו.
מדובר במוטציה שמשפיעה על קצב וכמות הייצור של אנזים הקרוי
CAM קינאז 2 אלפא, שבמהלך המחקר הוכח כי הוא ממלא תפקיד מפתח בתהליך
הפרשתו של המתווך העצבי סרוטונין מתאי עצב. בתצפיות ובמחקרים רבים
שבוצעו בעבר, נראה היה ששינויים בקצב הייצור וההפרשה של הסרוטונין
במוח, קשורים להתפתחות תופעות התנהגותיות שונות, כגון דיכאון
ותוקפנות, וכן להיווצרות, התחזקות או היחלשות של תחושות שונות, כגון
פחד.
החוקר סוסומו טונגאווה מהמכון לטכנולוגיה של מסצ'וסטס, MIT,
(חתן פרס נובל לפיסיולוגיה או רפואה לשנת 1987), פיתח זן של עכברים
טרנסגניים שהגן המקודד לאנזים זה (CAM קינאז 2 אלפא), נהרס בהם.
למעשה, במטען גנטי של עכבר רגיל קיימים שני עותקים של הגן המקודד
לאנזים זה, וטונגאווה פיתח שני זני עכברים. בזן הראשון נהרסו שני
עותקי הגן, ואילו בזן השני, נהרס רק אחד מהגנים האלה, בעוד השני
נותר שלם ותקין. זמן קצר לאחר פיתוחם של שני זני העכברים האלה, מצאו
חוקרים אחרים שעכברים שנהרסו בהם שני עותקי הגנים המקודדים לאנזים
זה, סובלים מהפרעות התנהגותיות וחשיבתיות קשות. תופעה זו לא
הפתיעה את החוקרים, מכיוון שבמצב טבעי, אנזים זה מצוי
במוח בכמויות גדולות מאוד, כך שאפשר היה לצפות שחסרון מוחלט של
האנזים ילווה בתופעות קיצוניות. אבל, מתברר שגם כאשר רק גן
אחד המקודד לאנזים נהרס, העכברים מתנהגים באורח לא רגיל.
לדוגמה: כאשר עכבר רגיל מקבל מכת חשמל, או כאשר מושמע בקרבתו
רחש לא צפוי, הוא קופא על עומדו, בפחד. העכברים בעלי הגן הבודד
המקודד לאנזים, הגיבו בדרך זו רק לעתים רחוקות. דוגמה
נוספת: כאשר מניחים עכבר רגיל במרכז שטח פתוח, הוא קופא לרגע בפחד,
ואז נמלט ומחפש מחסה בצל הגדר התוחמת את השטח. העכברים המהונדסים,
לעומתם, גילו אומץ רב יותר, וטיילו ללא חשש במרכז השטח הפתוח.
דוגמה שלישית: כאשר עכבר רגיל שחודר לתחום המחייה של עכבר אחר,
מותקף על-ידי העכבר התושב, הוא נוטה לוותר ולסגת. העכברים
המהונדסים, לעומת זאת, גילו חוצפה ורוח קרב "מטורפת", ולא היססו
להסתער ולתקוף את העכבר התושב ב"מגרש הביתי" שלו.
במלים אחרות, העכברים המהונדסים גילו התנהגות אמיצה ותוקפנית
בהרבה, בהשוואה לדרך התנהגותם של עכברים רגילים, שעוצבה במשך
מיליוני שנות אבולוציה. המדענים אומרים שאומץ מיותר, ונטייה
לנטילת סיכונים בעלי סיכויי הצלחה מעטים, אינן (בהמעטה) תכונות
שמסייעות להישרדות. עכבר שמסתובב ללא חשש בשטח פתוח, עלול להיות
מותקף על-ידי נץ, או טורף אחר. עכבר שלא נרתע מקבלת מכות ושמוכן
להיכנס לקרב נגד מי שאין לו מה להפסיד (דוגמת העכבר התושב), עלול
להפסיד בקרבות רבים. לפיכך, אומרים החוקרים, אין להתפלא על כך
שעכברים שחלו בהם מוטציות טבעיות דומות לאלה שנגרמו בעכברים
המהונדסים, לא שרדו במהלכן של מיליוני שנות אבולוציה. זו הסיבה
שבגללה תכונות האומץ המופרז והנטייה לנטילת סיכונים, כמעט שאינן
מצויות באוכלוסיית העכברים העכשווית הטבעית.
מההסבר הזה עולה הסברה שמוטציות גנטיות טבעיות מסוג זה מופיעות
מפעם לפעם, אך כעבור דורות מעטים הן נעלמות. המדענים מציעים
להתייחס להבדלים שבין התנהגות העכברים המהונדסים להתנהגותם של
העכברים הרגילים, כאל מודל אפשרי להבדלים בהתנהגותם של בעלי-חיים
אחרים, לרבות בני-אדם. במודל הזה, העכברים המהונדסים "משחקים" את
תפקידם של עכברים (או בעלי-חיים אחרים) מוטנטים טבעיים היפותטיים.
על בסיס ההנחה הזאת – ומתוך שאיפה לחזק אותה – יצאו החוקרים
לחפש את המנגנון הביוכימי המדויק, שמקשר בין הרס העותק האחד של הגן
המקודד לאנזים CAM קינאז 2 אלפא, לבין התופעות ההתנהגותית כמו האומץ
המופרז והנטייה לנטילת סיכונים, שנצפו בעכברים המהונדסים.
ההנחה המקובלת על תומכי המקור הביולוגי לתופעות התנהגותיות,
אומרת שתהליכי תקשורת בין עצביים מאפשרים למוח לפקח ולשלוט באיברי
הגוף, אבל, הם גם מבטאים פעולות מורכבות כמו זיכרון ולמידה וגם
משפיעים על תופעות התנהגותיות. בתהליך התקשורת העצבית, התאים
(הנירונים) המשדרים יוצרים אות חשמלי הנע לאורך סיביהם, עד שהוא
מגיע לסינפסה, שהיא צומת בין-עצבי שהאות החשמלי אינו יכול לחצותו
בדרכו אל תא העצב שמעברו השני. בשלב זה מומר האות החשמלי במסר
כימי. תהליך ביוכימי המתחולל בתא גורם לתנועה של שלפוחיות המכילות
מתווכים עצביים (נירוטרנסמיטרים), אל קרום התא. כאשר השלפוחיות מתאחות
עם צידו הפנימי של הקרום, הן נפתחות ופולטות את החומר שהן נושאות,
החוצה, אל המרווח הסינפטי (למעשה, קיימים מתווכים עצביים שמעוררים
תקשורת עצבית, ויש כאלה שמעכבים ובולמים אותה). מולקולות המתווכים
העצביים המעוררים ש"הושלכו" מהתא החוצה, נקשרות לקולטנים המצויים
על קרום תא העצב ה"קולט", דבר שמהווה אות פתיחה לתהליך שמתחולל
בחללו הפנימי של התא הקולט. כתוצאה מהתהליך הזה נוצר בתא הקולט אות
חשמלי, הממשיך את דרכו הלאה, לאורך סיב התא הקולט, עד לסינפסה הבאה,
שבה יהיה עליו לעבור שלב נוסף של תיווך כימי.
טיב התקשורת שבין התא המשדר לתא הקולט, תלוי בין היתר בכמות
המתווך העצבי המעורר המצויה במרווח הסינפטי. שפיעה של מתווך עצבי
מעורר מסוים, באזור מסוים במוח, משמעותה העברה מהירה ויעילה של
מסר חשמלי לאורכו של מסלול עצבי מסוים. הקטנת כמותו של המתווך
העצבי המעורר המופרש מתאי העצב, משמעותה החלשת והאטת העברת המסר
העצבי.
כמות המתווך העצבי שבמרווח הסינפטי תלויה בקצב שחרורו של
המתווך העצבי מהתא המשדר, ובתהליך נוסף, המזכיר מיחזור של חומרי
גלם. מדובר בתהליך שבו נאסף המתווך העצבי מהמרווח הסינפטי, ומוחזר
אל תוך התא המשדר, שם הוא מתארגן שוב בשלפוחיות, שבהינתן אות חשמלי,
הן עשויות לנוע ולהתאחות עם קרום התא ולשפוך את תכולתן אל המרווח
הסינפטי, וחוזר חלילה. במלים אחרות, המרווח הסינפטי דומה במידה
מסוימת לדלי שמצד אחד מוזרמים לתוכו מים, ומצד שני הם נשאבים ממנו,
ומוחזרים למערכת.
המדענים בחרו להתמקד באזור מוח הקרוי גרעין דורסאל ראפא,
הסמוך לגזע המוח. בחירה זו נבעה מהעובדה שבאזור זה מצויים תאים
רבים שהתקשורת הכימית ביניהם מבוצעת באמצעות המתווך העצבי סרוטונין
(שכאמור, שינויים בכמותו נקשרו בעבר לתופעות התנהגותיות דומות לאלה
שנצפו בעכברים המהונדסים). מכיוון שכמות האנזים CAM קינאז 2 אלפא המיוצרת
בתאיהם של העכברים המהונדסים קטנה מהרגיל, שיערו החוקרים, שכתוצאה
מכך אולי נגרמת פגיעה משמעותית בהפרשת הסרוטונין ובפעילות העצבית של
האזור כולו, דבר שכאמור נקשר בעבר להתפתחות תופעות התנהגותיות – כמו
אלה שנצפו בעכברים המהונדסים.
בשלב זה ביקשו החוקרים לתעד ולהוכיח את התפקיד שממלא אנזים זה
בתהליך הפרשתו של הסרוטונין אל המרווח הסינפטי. בשורה של ניסויים
ביוכימיים מבוקרים, הם הראו כי הוא אכן ממלא תפקיד מפתח בשיחרור
סרוטונין אל המרווח הסינפטי. כלומר, ככל שפוחתת כמות האנזים, פוחתת
גם כמות המתווך העצבי המופרשת אל המרווח הסינפטי, ופוחתת הפעילות
החשמלית במערכת העצבית המבוססת על תקשורת תלויית סרוטונין.
כדי להראות את הקשר הזה, השתמשו החוקרים בתרופה הפסיכיאטרית
הידועה, פרוזאק. תרופה זו בולמת את תהליך סילוקו ו"שאיבתו" של
הסרוטונין מהמרווח הסינפטי. בכך היא גורמת לעלייה בכמות המתווך
העצבי שמצויה בפרק זמן נתון במרווח הסינפטי (דבר שמגביר את
הפעילותהחשמלית במערכת העצבית). החוקרים הראו שהפרוזאק אכן גורם
לעלייה בכמות הסרוטונין במרווחים הסינפטיים בעכברים רגילים. אבל,
בעכברים המהונדסים הפרוזאק הועיל רק במעט: העלייה שנמדדה בכמות
הסרוטונין במרווחים הסינפטיים שלהם, הייתה מזערית. תופעה זו יוחסה
על-ידי החוקרים לעובדת השפיעה המוחלשת של הסרוטונין בעכברים האלה,
(תוצאת המחסור היחסי באנזים CAM קינאז 2 אלפא). כלומר, השפיעה המוחלשת
של המתווך העצבי לא הצליחה "למלא" את הסינפסה על-אף שתהליך סילוקו
של המתווך העצבי ממנה, עוכב.
החוליה האחרונה בשרשרת האירועים הזאת, כלומר, הדרך שבה היחלשות
הפעילות החשמלית באיזור מסוים במוח, גורמת להתפתחות תופעה
התנהגותית, נותרה עדיין בגדר "איזור מחקר" שעתיד לספק תעסוקה רבה
לחוקרים רבים מאוד. ועם זאת, השלמת ההבנה של שלביו
השונים של התהליך הביוכימי, מהרמה הגנטית ועד לסף התופעה
ההתנהגותית, יכולה להיחשב חיזוק להבנת דרך פעולתו של המנגנון
הביולוגי המניע תופעות התנהגותיות שונות.
