פרופ' יוג'ין רוזנברג מהמחלקה למיקרוביולוגיה מולקולרית וביוטכנולוגיה באוניברסיטת תל-אביב וד"ר אילנה זילבר-רוזנברג הציגו בשנת 2007 תפיסה חדשנית, לפיה המיקרואורגניזמים ששוכנים בתוך יצורים רב-תאיים משפיעים על האבולוציה של המארח שלהם, והציעו להתייחס למכלול הגנים של המארח ושל המיקרואורגניזמים שחיים בתוכו כאל יחידה אבולוציונית אחת – הולוגנום (Hologenome). באופן דומה, יצור רב-תאי, כולל אוכלוסיית המיקרואורגניזמים שלו, נקרא הולוביונט (Holobiont).

שינוי אבולוציוני דורש תורשה, שונות וברירה. פרופ' רוזנברג וד"ר אילנה זילבר-רוזנברג הוכיחו שההולוגנום נתון אף הוא לכוחות אלו. 

נקודות המפתח של רעיון ההולוגנום הן:

  • כל בעלי החיים והצמחים מכילים אוכלוסייה עשירה של מיקרואורגניזמים.
  • מיקרואורגניזמים מועברים באופן מהימן מדור לדור במגוון מנגנונים.
  • שיתוף הפעולה בין המארח לבין המיקרואורגניזמים שבו משפיע על הכשירות של ההולוביונט בתוך הסביבה בה הוא חי. סך כל יחסי הגומלין ביניהם מאפיין את ההולוביונט כיחידה ביולוגית ייחודית.
  • שינויים בגנום של המארח ו/או של המיקרואורגניזמים שלו מובילים לשונות גנטית של ההולוביונט, וזהו חומר הגלם שעליו פועלת האבולוציה.
  • כשהסביבה משתנה, אוכלוסיית המיקרואורגניזמים יכולה להשתנות מהר יותר מהגנום של המארח. כתוצאה מכך, היכולת של ההולוביונט להתאים עצמו לסביבה המשתנה מהירה יותר מזו של המארח לבדו.

מסקנה חשובה מכל נקודות המפתח היא שאין על פני כדור הארץ יצור עילאי שהוא פרט יחיד, כולנו הולוביונטים עם הולוגנום.

המחקר של פרופ' רוזנברג וד"ר אילנה זילבר-רוזנברג בוחן את ההורשה של מיקרואורגניזמים מהורה לצאצאיו ואת ההשפעה של מיקרואורגניזמים על האבולוציה של ההולוביונט.

ניצוץ של השראה

בשנת 1996 גילה פרופ' רוזנברג מחלה חיידקית שפוגעת באלמוגים. לאחר שהמחלה נחקרה במעבדתו במשך  6 שנים התגלה שהאלמוגים פיתחו עמידות בפני המחלה. כמה מוזר – ידוע שלאלמוגים אין מערכת חיסון או יכולת לייצר נוגדנים... גילוי זה הביא את פרופ' רוזנברג להציע תיאוריה שתסביר את הופעת העמידות: האלמוגים רכשו מהסביבה חיידקים מועילים שהגנו עליהם מפני החיידקים מחוללי המחלה. בשנים הבאות בחן פרופ' רוזנברג את התיאוריה וצבר ראיות שתומכות בה. העובדה שחיידקים שחיים בתוך האלמוג מסוגלים להעניק לו עמידות בפני מחלות היוותה השראה לפיתוח תפיסת ההולוגנום.


מקורות ומידע נוסף

Rosenberg & Rosenberg (2008) Role of microorganisms in the evolution of animals and plants: the hologenome theory of evolution. Microbiology Reviews 32: 723-735
Rosenberg & Rosenberg (2013) The Hologenome Concept: Human, Animal and Plant Microbiota. Springer