אלא שנדמה כי הפעם הכותרות הפליגו מעט, הגם שהפרויקט החדש של ונטר וסמית אכן מצדיק כותרות: הם מתכוונים להרכיב באופן מלאכותי גנום שלם של יצור חי שטרם היה כמוהו, גנום שינהל תא חי ומתרבה. "ונטר מתכונן ליצור חיים", טענה כותרת בכתב העת המדעי המכובד "סיינס". האומנם, ליצור חיים?
עושים היסטוריה
התוכנית היא לנסות לבנות באורח מלאכותי כרומוזום המכיל את המספר המזערי של גנים הנדרשים לקיום חיים - תא חי, שמסוגל להתרבות ללא סיוע
של יצורים או תאים חיים אחרים (פרט לאלה המספקים למבחנת הגידול שלו חומרי מזון ותנאים נוחים, לאמור - פרט לחוקרים). תוכנית מהפכנית,
ללא ספק.
אלא חשוב לזכור כי מדובר בבניה מלאכותית של כרומוזום - טבעת DNA, ולא של תא חי ממש. את הכרומוזום המלאכותי מתכוננים להחדיר לתוך תא חי שהחומר התורשתי שלו-עצמו סולק. אם הניסוי יצליח, התא הזה יתרבה וייצור מיליארדים של תאים חיים, שלכל אחד מהם כרומוזום שאת הרכבו לא הטבע ברא, אלא החוקרים. ואולם חשוב לדייק: לא הכרומוזום
המלאכותי עתיד - לפי התוכנית - להתרבות, אלא התא החי שבתוכו הושתל. הבדל דק, ההבדל שבין "חומר" (גם אם הוא חומר מורכב, ה-DNA) לבין ארגונו של גוף חי, אורגניזם. הבדל
דק שיש מי שיראה בו הבדל מהותי, ומכל מקום - הבדל של שנות מחקר אינטנסיבי נוסף.הגיבור הגדול של סיפור זה הוא התא של יצור זעיר, מיקופלזמת דרכי-המין (Mycoplasma genitalium), שכרגיל אינו גורם נזק, אך עלול לגרום או להחמיר דלקות בדרכי המין והשתן. זהו התא החי שהגנום (מכלול הגנים) שלו הוא הקטן ביותר המוכר כיום.
המיקופלזמות הן חיידקים "משונים": הן חסרות דופן-תא קשיח המאפיין את החיידקים הרגילים, וקרומית-התא שלהן - שהיא הגבול החיצון של התא (בדומה לתאים של בעלי חיים, ובהבדל מתאי חיידקים וצמחים, שתאיהם מוקפים בדופן), מכילה סטרולים (כגון כולסטרול, כמו בבעלי-חיים), שהם בבחינת בל-יימצא בחיידקים "רגילים".
החיפוש אחר הגנום המצומצם ביותר, תחילתו ב-1955; בשנה זו החל הביופיזיקאי הרולד מורוביץ (Morowitz) באיסוף מיקרואורגניזמים בניסיון לזהות את היצור שהכרומוזום שלו הוא הקטן והפשוט ביותר. המניע של מורוביץ היה מפתיע בחזונו: הוא טען כי אם נדע מה תפקידו של כל גן בתא, נוכל לעשות סימולציית מחשב של כלל התהליכים בתא. כך, במהלך חיפושיו נתקל מורוביץ במיקופלזמת איברי המין.
40 שנה חלפו; בשנת 1995 פוענח הגנום של מיקופלזמה גניטליום (פטרסון, הצ'יסון ועמיתיהם, "כתב העת לבקטריולוגיה", יוני 1995, פרייזר ועמיתיו, "סיינס", אוקטובר 1995). גנום זה כולל 580 אלף נוקליאוטידים, 517 גנים (בגנום האדם כ3- מיליארד נוקליאוטידים, למעלה מ-30 אלף גנים). כ-480 גנים מתוכם מקודדים בניה של חלבונים - מספר זעום, הקטן ביותר המוכר בעולם החי. כך, למשל, החיידק המופילוס מייצר 68 אנזימים המעורבים בייצור חומצות אמינו, בעוד שלמיקופלזמת איברי המין אנזים אחד בלבד הממלא תפקיד כזה. לא ייפלא שמיקופלזמה זו "אנינת טעם" היא - כדי להתקיים היא זקוקה למצע עשיר בחומרי מזון רבים ומגוונים. אך זהו יצור חי עצמאי - אם מספקים למיקופלזמה את צורכי המזון שלה, היא חיה ומתרבה בכוחות עצמה.
פחות מהזעיר ביותר
חוקרים לעולם אינם מסתפקים בקיים, בגדול ביותר - או בקטן ביותר; תמיד הם שואפים לגדול יותר או לזעיר יותר. החליטו, אם כן, לנסות לזהות
אילו מבין 517 הגנים של מיקופלזמת איברי המין הם הקריטיים לעצם החיים, לקיום צורת החיים הבסיסית ביותר. המיקופלזמה היא יצור עדין וחסר
אונים מכדי להתקיים באורח עצמאי ממש, היא נזקקת, כאמור, לאספקה של חומרים רבים, כך שהיא יכולה לשרוד רק כטפילה בגוף של פונדקאי. ואולם
חיי טפילות מחייבים התמודדות עם המערכת החיסונית של הפונדקאי. ואכן, חלק מהגנים של מיקופלזמת איברי המין נחוצים לה לצורך הטפילות, ואינם
חיוניים לעצם החיים. גנים אלה ניתן, עקרונית, לסלק מבלי למנוע חיים מהמיקופלזמה.כיצד מזהים גנים "מיותרים", שאינם חיוניים לעצם החיים? השיטה היא לפגוע בגנים שונים פגיעה מכרעת, להפיל אותם לקרשים (knock out) ולבחון על שירותי אילו גנים התא יכול לוותר, ולהוסיף לשרוד. כדי לצמצם עד למינימום את גנום המיקופלזמה השתמשו החוקרים בשיטת הטרנספוזונים, שהיא שיטת ביטול גנים באורח אקראי, כעין יריות באפלה.
טרנספוזונים, המכונים גם "גנים קופצים", הם קטעי DNA שלהם יכולת "לקפוץ" מנקודה אחת בגנום ולחדור באורח אקראי למקום אחר. חדירתו של טרנספוזון לתוך גן משנה את מבנה הגן, את רצף הנוקליאוטידים שלו, כלומר - היא גורמת לשינוי בגן (מוטציה) המכונה "מוטציית החדרה". מוטציה כזו פוגעת בתפקוד הגן. כדי לזהות את התאים שלתוך הגנום שלהם חדר טרנספוזון שובב שכזה, מצמידים לו החוקרים סמן מיוחד שמקל על זיהויו. החדרת הטרנספוזון מבעד לקרומית של תא המיקופלזמה נעשתה בעזרת מכת חשמל מתאימה (electroporating).
בדרך חתחתים זו, של פגיעה אקראית בגן אחר גן בעזרת טרנספוזון מסומן שהוחדר דרך קרומית התא במכת חשמל, הצליחו החוקרים לזהות 265 גנים חיוניים לעצם החיים. כל השאר הם בבחינת "לוקסוס" לא הכרחי.
כומר, שייח', רב - ומטוס
השלב הבא היה להרכיב באורח מלאכותי טבעת DNA המכילה את 265 הגנים שבלעדיהם, כנראה, אין חיים. כרומוזום טבעתי כזה חשבו החוקרים להחדיר לתא
מיקופלזמה שממנו סולק מבעוד מועד הכרומוזום הטבעי, ולבחון האם התא נושא הכרומוזום המלאכותי יחיה ויתרבה. שהרי אם כן, יהיה זה תא חי שאת
הכרומוזום שלו לא הטבע יצר, אלא הוא כרומוזום מעשה ידי אדם.בשלב זה חל, כך נראה, איזה שינוי ב"ילד הנורא" ונטר. במורד הגדול אחז לפתע חיל: כלום לא מפחיד ליצור חיים? האם מותר לו לאדם לשחק את תפקידו של אלוהים? עמדו ונטר ועמיתיו ויזמו כינוס של אנשי אתיקה ודת, ביניהם כומר ורב, שיאירו את דרכם באור ירוק. מסקנת הוועדה היתה שאם יינקטו כל האמצעים הדרושים על מנת להבטיח שלא תארע תקלה ומן המעבדה תחמוק איזו מפלצת, פרנקנשטיין מיקרוסקופי, ושלא ייעשה בממצאים שימוש לפיתוח נשק ביולוגי חדש, ואם המחקר יביא, בסופו של דבר, תועלת לאנושות - למשל בצורת יצורים המסייעים בהדברת הזיהום הסביבתי (קשירת CO2, עיכול שפכי נפט מזהמים) או מייצרים דלק "ירוק", ידידותי לסביבה (כמו מימן), או-אז אין מניעה דתית לביצוע הפרויקט, והמחקר הוא אתי. הדבר דומה לכינוס ועדה של כוהני דת לפני 100 שנה בידי האחים רייט, לדון בשאלה האם נכון (right) להעניק לבני האדם כלי טיס, אף שהאלוהים לא חנן אותם בכנפי תעופה. האם אפשר להעלות על הדעת כי כומר, שייח' ורב יכולים היו להכריע בשאלה כזו? וכי איזושהי ועדה יכולה היתה לעצור את התעופה, לטוב או לרע?
ואף זאת ראוי לזכור: יצורים טרנסגניים - כאלה שהגנום שלהם נושא גנים שהטבע מעולם לא יצק בו - נוצרו לפני יותר מ-20 שנה, והם משמשים למחקר, כולל מחקר רפואי וכן לייצור תרופות שאין להן תחליף (אינסולין-אדם, הורמון הגדילה האנושי, ועוד), וכגידולים חקלאיים עמידים בפני מזיקים. אם כך, המחסום העקרוני ממילא נפרץ מזמן.
גם אם כותרות כתבי העת והעיתונים רמזו על כך, לא מדובר (מכל מקום, לא בשלב זה) ביצירת חיים מחומרי מעבדה. הכרומוזום שיוחדר הוא שיהיה מלאכותי, אך התא שלתוכו יוחדר יהיה תא חי, מן הטבע. שהרי שורה של בקבוקי מעבדה המכילים את כל החומרים שבתא חי - כולל מים, חלבוני התא והאנזימים שלו, ה-DNA שלו, ATP וכו' - שורה כזו של בקבוקים אינה אלא שורת בקבוקים מכילי חומרים. יצור חי הוא משהו אחר לחלוטין. אורגניזם חי תלוי בארגון - בארגון המרחבי המורכב-לעילא של חומרים אלה. את החומרים השונים נראה שניתן לסנתז, כבר כיום או בקרוב מאוד, כולל הרכבת טבעת DNA המכילה את הגנים החיוניים להפעלת תא חי. ואולם היכולת לארגן אותם כתא חי, כאורגניזם, נראית רחוקה הרבה יותר.
באשר לבטיחות, ונטר וסמית מבטיחים כי מן הכרומוזום שיכינו יסולקו כל הגנים המאפשרים לתא המיקופלזמה להיצמד לתא אדם, ובכלל להתקיים מחוץ למבחנה. זה אמור להרגיע את החוששים, אבל תקלות - כמה אנחנו מורגלים בתקלות. באשר לשימוש בטכניקה לייצור אורגניזמים שיכולים לשמש כנשק ביולוגי, מבטיחים החוקרים כי יפרסמו מידע רק באורח סלקטיבי, כדי להקטין את הסכנה. ושוב: העיקרון תקף, אך הביצוע נראה הרבה יותר בעייתי, כדרכם של בני אדם. שהרי די בחטיפה אחת, או בשוחד בן 7 ספרות, כדי לשים ללעג את כל אמצעי האבטחה.
קרומיות, לא כרומוזום
"נראה כי השלב הראשון בדרך ליצירת חיים מלאכותיים הוא לחשוב על אוסף מולקולות שהוא מספיק פשוט כדי להיווצר באורח עצמי, ומספיק מורכב כדי
להיות ניחן בתכונות הבסיסיות של יצור חי, אורגניזם" כותבים ג'ק שוסטק (Szostak) ועמיתיו במאמר "לייצר חיים" ("נייצ'ר", ינואר 2001).
לצורך זה הם מחפשים מערכת של חומר גנטי שיכול לשכפל את עצמו, וקרומית היוצרת מאליה שלפוחית. השלפוחית יכולה לאצור בחובה את החומר
התורשתי (החוקרים חושבים על RNA ולא על DNA, שהוא אמנם יציב יותר אך בעל קשת תפקודים מוגבלת יותר מה-RNA), בעוד החומר התורשתי יכול
לספק חומר גלם, ליפיד, לצורך גידול הקרומית.השלפוחיות של תא כזה צריכות להיות ניחנות בכושר לגדול ולהתחלק באורח ספונטני, בכושר חדירות לנוקליאוטידים (הדרושים לבניית ה-RNA) וביציבות פיזית. גדילת השלפוחיות יכולה להיעשות על ידי צירוף, "הטמעה", של מולקולות ליפיד נוספות, או בדרך של מיזוג עם שלפוחיות אחרות. ומה בדבר יכולת עצמית של חלוקה? החוקרים מצביעים על שלפוחיות שיש להן גודל אופטימלי מבחינת יציבות, שמתחתיו הן נוטות לגדול, ומעליו - להיפרד, כלומר להתחלק לשני "תאים". לאחר שנוצרה אוכלוסיה ראשונית של "תאים" כאלה, בדרך של "ברירה טבעית" תוחלף האוכלוסיה עם הזמן בצורות יציבות ויעילות יותר מבחינת שימוש במשאבים. כך ניתן עקרונית, הם משערים, להתחיל במערכת מלאכותית לחלוטין ולסיים בחיים של ממש, עצמאיים.
"קרומית תא" מלאכותית, עשויה ליפיד, גדלה על ידי "הטמעה" של ליפיד ואיחוד שלפוחיות ומתחלקת מאליה בהגיעה לגודל בלתי יציב |
 |
