הצילום מתוך "תצפית על גוף האדם" באדיבות ספריית מעריב

כתבה: ד"ר תמר שחף

פורסם ב"כמעט 2000" 6 עמ' 17-14, אביב 1995.

התא החי הוא עולם ומלואו: יש בו מאגרי מזון, מפעלי בינוי, מערכות לייצור אנרגיה ולשימורה, רשת ביוב לסילוק הפסולת, מערכות לייצוא ולייבוא חומרים, ואפילו מערכת תקשורת עם העולם החיצוני ועם תאים שכנים. מחשב-העל, המכיל את התכניות להפעלת כל המערכות האלה והמפקח עליהן, נמצא בכרומוזומים שבגרעין התא, אצור במולקולות הענק של הדנ"א. ואכן, מבנה הדנ"א מבטיח שכפול מדויק, ומנגנון חלוקת התא מבטיח חלוקה מדויקת של המולקולות המשוכפלות - כל אחת לתא-בת אחד.

אילו יכולנו לראות את מולקולת הדנ"א בהגדלה, היינו רואים חוט ארוך מאוד, השזור משני גדילים. כל גדיל בנוי מ"עמוד שדרה", שבו, לסירוגין, מולקולת סוכר (דאוקסי ריבוז) ומולקולת פוספט. ומה מצמיד את שני הגדילים זה לזה? אל כל מולקולת סוכר קשור בסיס חנקני. ישנם ארבעה בסיסים כאלה - אדנין (A), גואנין (G), תימין (T) וציטוזין (C). ארבעת הבסיסים הם ארבע האותיות שעליהן בנויה השפה הגנטית. הבסיסים האלה קשורים אל "עמוד השדרה" כמו שלבים של סולם אל המוטות שלו. המבנה המרחבי של הבסיסים הוא כזה, שיש ביניהם השלמה (קומפלמנטריות): מול אדנין בגדיל האחד מצוי תמיד תימין בגדיל השנין מול גואנין בגדיל האחד תמיד מצוי ציטוזין בגדיל השני, וקשרי מימן מייצבים את בני-הזוג זה מול זה. אם כך, מבנה "חוט" הדנ"א הוא של סולם ארוך מאוד ומפותל כמו חבל. מבנה זה מוכר בשם "הסליל הכפול".

לקראת תחילת השכפול נפרד הסליל הכפול לשני הגדילים, וכל גדיל משמש עתה תבנית ליצירת גדיל חדש. מול האדנין שנפרד מבן-זוגו ישובץ תימין, ומול התימין שהיה בן-הזוג ישובץ אדנין. כך, במקום הזוג T=A המקורי יהיו עכשיו שני זוגות כאלה, ובמקום סליל כפול אחד יהיו עכשיו שניים, זהים זה לזה וזהים לסליל הכפול המקורי.

לפני שכפול הדנ"א, כל אחד מ-46 הכרומוזומים של האדם מכיל מולקולה אחת של סליל כפול. המולקולה המוכלת בכרומוזום מס' 1 למשל - שונה באורכה ובתוכנה מן המולקולה המוכלת בכרומוזום אחר - מס' 22, למשל. לכן, לשם חלוקה מדויקת של המידע הגנטי לתאי-הבת אין די בכך שכל אחד מתאי-הבת יקבל מספר שווה של כרומוזומים; כל תא-בת חייב לקבל מערכת כרומוזומית שלמה ובה 46 כרומוזומים זהים לאלו שהיו בתא-האם.

המיטוזה היא חלוקת התא המבטיחה חלוקה כזאת. לפני תחילת המיטוזה מתרחש שכפול הדנ"א, ומכל סליל כפול נוצרים שניים. במיקרוסקופ ניתן לראות שאחרי גמר שכפול הדנ"א, כל אחד מהכרומוזומים הוא בעל מבנה כפול - בנוי משתי כרומטידות אחיות. כל אחת מהכרומטידות האחיות מכילה אחד משני הסלילים הכפולים התאומים. במהלך המיטוזה נפרדות זו מזו שתי הכרומטידות האחיות של כל כרומוזום, וכל אחת מהן נודדת אל אחד מתאי-הבת. באופן זה מקבלים שני תאי-הבת עותקים זהים לגמרי של כל המידע הגנטי שבתא-האם.

בין זוגות התאומים יש שאינם דומים זה לזה יותר מאחים סתם; ויש תאומים שהדמיון ביניהם כה רב, עד שחבריהם (ומוריהם....) מתקשים להבדיל ביניהם. התאומים מן הסוג הראשון התפתחו משתי ביציות שהופרו על-ידי שני תאי-זרע. תאומים כאלה נקראים דיזיגוטיים; הם שונים מאחים רגילים רק בכך, שבמקרה ההריון שלהם הוא בו-זמני. התאומים מן הסוג השני, תאומים זהים או מונוזיגוטיים, נוצרו בדרך אחרת: התא שהעובר מתפתח ממנו הוא ביצית מופרית. תא כזה מכיל את הכרומוזומים של הביצית ושל תא הזרע, וכך יש לו מידע גנטי משני ההורים. הביצית המופרית מתחילה להתחלק, תחילה לשני תאי-בת, וגם הם מתחלקים לשני תאי-בת וחוזר חלילה. באופן כזה העובר גדל, וכך גם גדלים אנחנו אחרי הלידה. כרגיל, שני תאי-הבת ממשיכים להתפתח זה בצד זה בתוך גוף אחד. במקרים מעטים, שני תאי- הבת שנוצרו מן הביצית המופרית נפרדים זה מזה בגמר המיטוזה, ויוצרים שני פרטים נפרדים ועצמאיים. אלה הם התאומים המונוזיגוטיים. כיוון שתאומים כאלה נוצרו משני תאים זהים, יש להם מידע גנטי זהה, ומכאן הדמיון הרב שביניהם למעשה, ההבדלים המעטים שביניהם נגרמים מהשפעות הסביבה, הרגלי חיים וכדומה. למשל: תאום אחד שהה יותר בשמש ולכן עורו כהה יותר משל תאומו שישב בצל. או, תאום אחד התארח אצל סבתו וחזר משם שמן יותר מתאומו שנשאר בבית.

הדמיון בין תאומים מונוזיגוטיים הצית מאז ומעולם את סקרנותם של המדענים וגירה את דמיונם. מחקרים על תאומים בדקו אילו מן התכונות שלנו הן תורשתיות בעיקרן, ואילו - נרכשות בעיקרן. נוסף על הדמיון המדהים ביניהם, מופיעה אצלם לעתים תופעה נוספת, מרשימה לא פחות: לפעמים אחד מהם נראה כתמונת ראי של תאומו. למשל: ישנם זוגות תאומים מונוזיגוטיים שאחד מהם "ימני" והשני - איטר יד ימינו, ישנם תאומים שכיווני צמיחת השיער בקדקודם הפוכים. תופעות אלה עזרו להבנת ההתפתחות הסימטרית ומשמעותה.

כיום יש באפשרותנו לגדל במעבדה תרביות תאים. תאים יחידים (למשל תאי דם או תאי עור) משמשים לייסוד התרבית. התאים בתרבית גדלים בתוך נוזל, המכיל את כל חומרי המזון שהם זקוקים לו, בטמפרטורה דומה לחום הגוף הרגיל שלנו.

בתנאים כאלה, התאים ממשיכים במיטוזות מחוץ לגוף, כשם שהתחלקו בתוכו: כל תא מתחלק לשני תאי-בת, היורשים מידע גנטי זהה. היתרון בשיטה זו הוא, שניתן לקחת מן הגוף מעט מאוד תאים, לרבות אותם במעבדה ולבדוק את תכונותיהם הגנטיות. בדרך זאת בודקים למעשה את התכונות הגנטיות של האדם שהתאים נלקחו ממנו. כך, למשל, אפשר לבדוק עובר כשהוא נמצא עדיין ברחם אמו. אפשר, לדוגמה, לברר אם בדנ"א שלו קיים המידע שיגרום לו לחלות בבוא היום במחלה תורשתית - וכל זה כמה חודשים לפני הלידה!

עוד תהליך שכפול טבעי שניתן לחקותו במעבדה הוא תהליך שכפול הדנ"א. גם כאן, משתמשים במעט מאוד תאים מן הגוף, ובמקום לרבות את התאים עצמם - מרבים מקטע של דנ"א שרוצים לחקור אותו. לצורך בדיקה זאת אין אפילו צורך בתאים חיים; נבדקו בעזרתה מקטעי דנ"א מגופות חנוטות של הפרעונים!

השאלה מתבקשת מאוד ומסקרנת מאוד: האם התפתחות המדע בימינו מאפשרת להעתיק ולשכפל יצור שלם בתנאי מעבדה, כשם שהיא מאפשרת את שכפול הדנ"א ואת המיטוזה בתרבית תאים? התשובה חיובית בחלקה:

הפריה חוץ גופית היא טכניקה, המבוססת על שאיבת ביציות מן השחלה והפגשתן עם תאי זרע בתנאים של תרביות תאים. חלק מתאי הזרע מצליחים להפרות חלק מן הביציות, והביציות המופרות מתחילות בחלוקות המיטוזה. אפשר לעקוב במיקרוסקופ אחרי החלוקות הראשונות האלה, וכשמגיע העובר הזעיר למספר התאים המתאים, משתילים אותו ברחם, ומכאן והלאה מתפתח ההריון באופן טבעי. לפני השתלת העובר ברחם אפשר לבצע פעולת אבחנה, שבאמצעותה נדע אם העובר עתיד לחלות במחלה תורשתית מסוימת. האבחנה מתבצעת על-ידי הפרדה של תא אחד מתוך עובר שבו תאים לא רבים. את העובר מחזירים לאינקובטור והוא ממשיך להתחלק שמ; ומתוך התא היחיד משכפלים מקטע דנ"א מן האזור האחראי לאותה מחלה, ובודקים האם הקטע ששוכפל נושא את המידע הנורמלי או הפגום. מכיוון שהתא שהופרד נושא מידע גנטי זהה לזה של יתר תאי העובר, בדיקת התא שהופרד שוות- ערך לבדיקת העובר עצמו. בדיקות כאלה נעשות בעוברים שיש רמה מסוימת של סיכון שיחלו במחלה תורשתית (למשל, אם ידוע ששני הוריהם נושאים את הגן הפגום). אם מתברר שהעובר ירש משני הוריו את הגן הפגום, כלומר שהוא עתיד לחלות במחלה התורשתית - לא משתילים אותו ברחם, ומנסים עובר שני או שלישי וכו'. כשמתברר שהעובר ירש לפחות מאחד מהוריו גן תקין, משתילים אותו ברחם. עקרונית, אפשר להשתמש בשיטה כזאת כדי לייצר תאומים זהים, ואולי אף לפרק עובר בן שמונה תאים לשמונה עוברים עצמאיים, שכל אחד מהם יתפתח ליצור מושלם. הסופר אלדוס הקסלי תיאר מצב נורא של חברה המושתתת על להקות של תאומים זהים, בספר המדע הבדיוני "עולם אמיץ חדש". למעשה, השיטה משמשת אך ורק לבדיקות מוקדמות מאוד של הגנוטיפ של העובר, ומבטיחה תינוקות בריאים בלי להזדקק להפסקת הריון אם התינוק חולה.

בעולם החי מוכרת דרך אחרת לשכפול של יצור שלם: זוהי דרך הרבייה הווגטטיבית, או ההנצה, שאינה נזקקת לאיחוד בין תאי מין. תופעה זאת נפוצה בצמחים המתרבים על-ידי ייחורים, קני שורש וכדומה. בצורת רבייה כזאת, תא או קבוצת תאים מתאי הגוף נותן מוצא לצמח שלם, שהוא זהה מבחינה גנטית לצמח האם. למעשה, יצורים הנוקטים ברבייה כזאת הם בני אלמוות: גם אם צמח האם מת, הוא ממשיך לחיות ב"צאצאיו".

צורת רבייה זו יכולה להיראות מושכת מאוד לאדם המעריץ את עצמו; בדרך כזאת הוא יכול להבטיח לעצמו מספר בלתי מוגבל של "צאצאים" הזהים לו זהות מוחלטת, בניגוד לצאצאים נורמליים, היורשים רק חלק מתכונות הוריהם. אכן, חיי נצח! אין פלא אפוא שספרות המדע הבדיוני עסקה גם ב"תאומים" כאלה, וגם במקרה זה התיאורים מעוררי פלצות. למרבה המזל, שיטת ריבוי זאת אינה קיימת באופן טבעי באדם.

טיפולים מעבדתיים בדנ"א ובתאי אדם הם נושאים טעונים מבחינה מוסרית ורגשית. מן הסתם, לא יעוררו טכניקות אלה התנגדות כל עוד הן משמשות לאבחנה ובאופן זה תורמות לרווחתנו. אבל גם שימושים אחרים אפשריים בהן, ואחדים מהם מפחידים. האם יש לעצור את הקידמה המדעית ולחסום את התפתחות הטכנולוגיות החדישות בשל כך? הדעות חלוקות בשאלה זו, אך הדעה המקובלת היא, שלמדע כשהוא לעצמו אין ממד ערכי. הוא עוסק בתופעות, בתיאורן, בהבנתן. הבעיות יכולות להתעורר כשהידע המדעי נתון בידיים הלא נכונות ומנוצל למטרות שליליות.

ד"ר תמר שחף, המחלקה לגנטיקה של האדם, המרכז הרפואי של הדסה והאוניברסיטה העברית בירושלים.