נגיף שפעת משוחזר - איתי בן-פורת

בשנת 1918 תקפה את העולם מגפת השפעת הקשה ביותר במאה זו, וקטלה יותר מ־20 מיליון איש ברחבי העולם. מגפה זו הייתה יוצאת דופן בהיקפה: היא שטפה לא רק את אירופה וצפון אמריקה, אלא הגיעה עד לאזורים הנידחים ביותר באלסקה ובאיי האוקיינוס השקט. המחלה תקפה אחוזים גבוהים של האוכלוסייה (לדוגמה: 28% מאוכלוסיית ארצות־הברית חלו במחלה), ושיעור התמותה היה גבוה ביותר - 2.5% - לעומת 0.1% אחד במגפות שפעת רגילות. שיעורי התמותה היו גבוהים במיוחד דוקא בקרב האוכלוסייה הצעירה, אוכלוסייה עמידה יותר בפני השפעת מאוכלוסיות גיל אחרות. אופייה היוצא דופן של מגפת השפעת ב־1918 העלה את העניין במאפייניו של הנגיף גורם המחלה, אך מכיוון שב־1918 לא הייתה הטכנולוגיה הדרושה לבידוד הנגיף ולשימורו, עד כה הנגיף לא נחקר.

בעת האחרונה פורסם בעיתון Science כי חוקרים מן המכון לפתולוגיה של צבא ארצות־הברית הצליחו לבודד חלקים של נגיף השפעת מגופתו של טוראי בצבא ארצות־הברית שמת במגפת השפעת ב־1918 בגיל 21. החוקרים, בראשות ג׳פרי טאובנברגר (Taubenberger), חושפים בפעם הראשונה את סודותיו הקטלניים של הנגיף. חשיבותו הרבה של המחקר בכך שיאפשר, ככל הנראה, גם זיהוי מוקדם של זני שפעת שיופיעו בעתיד, ויקל את ההתמודדות עמם.

טאובנברגר עשה שימוש בדוגמאות מרקמת ריאה שנלקחו מחיילים אמריקנים אשר מתו במגפה ונשמרו בפורמלין במכון לפתולוגיה בוושינגטון.

שני קשיים מרכזיים עמדו בפני החוקרים בשחזור הנגיף מן הדוגמאות. ראשית, נגיף השפעת תוקף את מערכת הנשימה, מתרבה, ויוצא חזרה אל האוויר בתוך ימים אחדים. כשהחולה מת, ברוב המקרים הנגיפים כבר אינם נמצאים בגופו. לפיכך היה ברור שרק בחולים שמתו ימים אחדים לאחר הופעת המחלה יש סיכוי למצוא את הנגיף. שנית, נגיף השפעת נושא את מטענו הגנטי על גבי חומצת הגרעין RNA, שמתפרקת באופן מהיר יותר מאשר ה-DNA, וכך קטנים הסיכויים לשימור הנגיף בדוגמאות.

כדי לשחזר מקטעים של הנגיף השתמשו החוקרים בשיטת ה-PCR, המאפשרת ״הגברה״ של קטעי חומצות גרעין בדגימות, גם אם כמותם הראשונית זעירה (ראו "הכפלה פי מיליארדים", גליליאו 21). מתוך 28 דוגמות רקמה, רק הדוגמה מן הטוראי בן ה-21 נתנה תוצאות חיוביות. החוקרים הצליחו לקבל 9 מקטעים מתוך 5 גנים של הנגיף, ביניהם גנים המקודדים לחלבונים המעורבים בתהליך ההדבקה של הנגיף (המאגלוטינין ונויראמינידאז). באמצעות קביעת הרצף הגנטי של מקטעים אלו היה אפשר ללמוד על מאפייניו של הנגיף הקטלני ולהשוותו לזנים אחרים שלו.

על פי הידוע היום, המאגר הטבעי של נגיפי השפעת הוא כנראה בעופות בר, ותהליך ההעברה לאדם מתרחש באמצעות חזירים. אלה יכולים להידבק בכמה זנים שונים של נגיף - כאלה שמקורם בעופות, וכאלה התוקפים בני־אדם. כאשר חזיר נושא נגיפים מכמה מקורות, מתאפשרת החלפה של מידע גנטי בין הזנים. זהו ככל הנראה האופן שבו בדרך כלל נוצרים זנים שונים של נגיפי שפעת. התהליך מתרחש בעיקר באזורים כפריים בסין, שם לעתים קרובות חיים עופות, חזירים ובני־אדם בכפיפה אחת. אחת השאלות המרכזיות הייתה מה מקורו של הזן הקטלני - האם זהו נגיף שמקורו בעופות ועבר שינויים, או שמא מקורו בחזיר. החוקרים מצאו כי זן הנגיף שתקף את הטוראי דומה לזן הנגיף ה״קלאסי" הנפוץ בחזירים, ולא לזני העופות. המשמעות המעשית הנגזרת מממצא זה היא שיש צורך לעקוב אחר זני הנגיפים הקיימים בחזירים. 

על מנת לספק תשובות לשאלות הנוספות שטרם הובהרו, החוקרים ממשיכים לבודד מקטעים נוספים מן הנגיף, ולחפש דוגמאות אצל אנשים נוספים אשר ייתכן שנשאו את הנגיף.

צילום במקרוסקופ אלקטרונים סורק של נגיף השפעת הספרדית.
צולם ב-2005 - לאחר גידול הנגיף בתרבית תאים.
CDC/Cynthia Goldsmith

פורסם ב"גליליאו" גיליון 23, יולי 1997

מנועים מולקולריים - איתי בן-פורת

מהו המנוע הקטן בעולם? מחקר המתפרסם בימים אלה מציג באופן ויזואלי כיצד מסתובב המנוע הקטן בעולם - מנוע שקוטרו מאית המיקרון (מיקרון = אלפית המילימטר), המנועים הזעירים ביותר הם המנועים המולקולריים - מנועים הפועלים בתאי יצורים חיים, ובנויים מחלבונים. מנוע כזה מאפשר למשל תנועת חיידקים במים.

לחיידקים "זרוע" ארוכה המכונה שוטון (Flagellum), שמסתובבת במים כמו מדחף, ודוחפת את החיידק קדימה. מנוע מסתובב זה בנוי מאוסף של חלבונים, והוא מסוגל בחיידקים מסוימים להסתובב בקצב של עד 1000 סיבובים בשניה. אם מקבעים את זרוע החיידק למצע כלשהו, ניתן לראות את החיידק כולו מסתובב על ציר הזרוע.

מנועים אחרים הממוקמים בתאים פועלים לדחיפת סיבים אחד כנגד השני (למשל בתאי שריר), או להעברת שלפוחיות קטנטנות לאורך שלוחות התא (למשל בתאי עצב). אולם, המנוע הקטן מכולם הוא אולי החלבון החשוב ביותר בגופנו - האנזים שאחראי להמיר את האנרגיה המתקבלת מתהליך הנשימה למטבע האנרגיה של הגוף . מולקולת ה-ATP.

ATP (אדנוזין-טרי פוספט) היא מולקולה האוגרת בתוכה את האנרגיה בקשר כימי. תהליך העמסת המולקולה באנרגיה מתרחש במיטוכונדריונים - האברונים האחראים על יצור האנרגיה בתאי הגוף. האנזים ממיר האנרגיה בנוי בצורה המזכירה פטריה - עמוד מרכזי, וסביבו 6 "כדורים" חלבוניים. מבנה זה העלה בעבר את ההשערה כי האנזים פועל כמנוע מסתובב: זרם פרוטונים העובר דרכו יוצר את הסיבוב סביב המוט המרכזי, והסיבוב מפעיל את ייצור ה-ATP ושחרורו לתא.

המנוע המולקולרי - האנזים מייצר ה-ATP ומוט שהוצמד לו

מספר מחקרים תמכו במודל ה"מנוע הסיבובי" בעבר, אולם קבוצת מחקר בראשות קאזוהיקו קינוסיטה (Kinosita) מיוקוהמה, יפן, מספקת בימים אלה את העדות המשכנעת ביותר - מבט ישיר דרך המיקרוסקופ. החוקרים קיבעו את האנזים למצע מוצק, וחיברו לעמוד המרכזי של המנוע מעין "מוט" באורך מיקרון, הבנוי משרשרת חלבון, ומסומן בחומר פלואורסצנטי. תוספת של ATP גורמת בתנאים אלה לאנזים לפעול (אך בכיוון "הפוך" - הוא מפרק את ה-ATP). ואכן, בהתבוננות במיקרוסקופ ראו החוקרים את המוטות הפלואורסצנטים מסתובבים כנגד כיוון השעון! קצב הסיבוב היה כ-4 פעמים בשניה, אולם יש לזכור כי ה"מוט" שהורכב על המנוע מאט ככל הנראה את קצב הסיבוב. עבודה זו מספקת הצצה ישירה אל סיבובו של המנוע הקטן בעולם, ותאפשר להבין באופן מדויק את תהליך ייצור ה-ATP בתאים.

תמונות עוקבות של תנועת הסיבוב של המנוע המולקולרי, דרך המיקרוסקופ הפלורסצנטי.

פורסם ב"גליליאו" גיליון 23, יולי-אוגוסט 1997

לקידוח - יהודית הרלבן

 

שדות הנפט בים הצפוני השייכים לבריטניה גורמים מטרד אקולוגי, והוא יעיב בעתיד על יחסי השכנות של בריטניה עם המדינות הגובלות בים הצפוני. מ תברר שערמות הפסולת מתנשאות לגובה של כ-30 מטר מתחת לכל דוברת קידוח בים הצפוני, ויש כ-1500 ערמות כאלו. ערמות אשפה אלו מזהמות את מימי הים בנפט ובמתכות כבדות. 

יריית הפתיחה במאבק על עתידו של הים הצפוני נורתה בסוף השנה שעברה, במפגש של שרים באוסלו. תכלית המפגש הייתה מניעת זיהומו של הים הצפוני ופירוק מתקני הנפט והגז שיצאו מכלל שימוש.

הקודחות העיקריות בים הצפוני הן בריטניה ונורווגיה. במפגש קודם בעניין זה נדרשה בריטניה להמציא פתרון לערמות האשפה המצטברות מתחת למתקני הקידוח. ערמות אלו כוללות את בוץ הקידוח. הבוץ משמש למיסוך ציוד הקידוח, העשוי בריום־סולפט ועשיר במתכות כבדות כגון קדמיום וכספית. עד לפני שנים לא רבות בוץ הקידוח הכיל גם דיזל רעיל. כיום הוא אסור לשימוש בנורווגיה בלבד. 

אסדת קידוח אירית
Richard Hoare, Geograph Britain and Ireland

 

חברת הייעוץ שהרשות הבריטית המוסמכת שכרה לסייע בפתרון הבעיה הציגה כמה פתרונות אפשריים, ולדעתה הטוב מכולם הוא לא לעשות דבר. כפי שאפשר לנחש, ממשלת בריטניה אימצה את ההמלצה, אך לא כך שאר  המדינות. במפגש הנוכחי הועלו הצעות אחרות, כגון פיזור האשפה בכל שטח קרקעית הים כך שמיקרואורגניזמים יוכלו לעכל את הרעלים; החזרת הפסולת אל בור הקידוח לאחר סיום הכרייה; כיסויה בחול נקי, קבירתה ביבשת, ועוד. 

ברור שאם הגישה של שאר המדינות תאומץ, תהיה עלות הניקוי עצומה והיא תיפול ברובה על בריטניה, משום שבשטחה בלבד יש כמיליון וחצי טונות של פסולת נפט - פי עשרה מהמצוי בשטחה של נורווגיה. כבר הוחל באיסוף עדויות לנזק הסביבתי שערמות האשפה האלו גורמות, ועל פי הסקר שערכה חברת הייעוץ הבריטית, משתרע למעשה ״מדבר" במרחק 500 מטר סביבן.

פורסם ב"גליליאו" 22, מאי-יוני 1997 

האם נגיף הפוליו מעורב בסרטן? איתי בן-פורת , גליליאו 22

 

את תרכיב החיסון הראשון נגד מחלת הפוליו פיתח יונה סאלק (Salk) בשנות ה־ 50 , ועד שנת 1960 חוסנו בו כ־ 98 מיליון איש בארצות־הברית ועוד מיליוני אנשים רבים ברחבי העולם. בשנת 1960נתגלה כי חלק מתרכיב החיסון זוהם בנגיף הקרוי SV40,  שמקורו בקופים, ועלה החשש כי מחוסנים נדבקו בנגיף. הדאגה מאפשרות הדבקה בנגיף גברה ב־1961, לאחר שנמצא כי הנגיף SV40 יכול לגרום להופעת גידולים סרטניים אצל אוגרים.

הנגיף SV40
Phoebus87, Wikimedia commons

בקרב רשויות הבריאות האמריקאיות עלה החשש כי האנשים שחוסנו נגד פוליו בסוף שנות ה־50 נחשפו בכך לסכנה של התפתחות גידולים סרטניים. מחקרים מקיפים שנערכו בשנים שלאחר מכן קבעו כי האנשים שחוסנו בתרכיב אינם נמצאים בסיכון גבוה ללקות בסרטן, והחששות נרגעו. אך סוגייה זו עלתה מחדש באחרונה, לאחר שכמה קבוצות מחקר זיהו את נגיף ה־SV40 בגידולים סרטניים מטיפוסים שונים. ממצאים שהצטברו באחרונה הובילו לדיון מחודש בנושא, בכינוס שנערך לפני כחודשיים במכון הלאומי לבריאות בארצות־הברית (NIH), בהשתתפות כ־ 250 חוקרים. 

מה היו הממצאים אשר הובילו לדיון המחודש בנושא ב-1992? החוקרים גרסיה (Garcea) וברגסגל (Bergsagel) מבוסטון מצאו כי נגיף SV40 מופיע בטיפוסים מסוימים של גידולים סרטניים במוח האדם. ממצא זה היה מעניין במיוחד לאור העובדה כי גידולי מוח מטיפוס זהה מתפתחים אצל עכברים שאליהם מחדירים את הנגיף. 

ב-1994 נמצא קשר בין הנגיף SV40 לגידולים מסוג מזותליומה, המתפתחים בדרך כלל כתוצאה משאיפת אסבסט. הנגיף נתגלה גם במזותליומות אשר לא נגרמו מאסבסט, ממצא שהצביע על הנגיף כגורם אפשרי לגידולים אלו. גם במקרה זה הייתה הקבלה לחיית מעבדה, שכן נמצא כי הנגיף SV40 גורם להתפתחות מזותליומות אצל אוגרים. ממצאים אלו וממצאים אחרים העלו מחדש את החשש כי מבין מקבלי החיסון נגד פוליו היו שנדבקו בנגיף SV40 וכי הנגיף יכול לגרום התפתחות של גידולים סרטניים מסוימים. ואולם, בכינוס הוצגו נתונים אפידמיולוגיים מעודדים: גידולים סרטניים מן הטיפוסים שהוזכרו אינם מופיעים אצל אנשים אשר קיבלו את החיסון בשכיחות גבוהה יותר מאשר אצל אנשים בני אותו גיל שלא חוסנו. על סמך נתונים אלו הגיעו המשתתפים לאותה מסקנה שאליה הגיעו לפני 30 שנה, ועל פיה האנשים שחוסנו בתרכיב אינם נמצאים בסיכון יתר לחלות בסרטן. עם זאת, טרם הוסבר מדוע הנגיף מצוי בגידולים, והאם יש לו תפקיד בגרימתם. 

פורסם ב"גליליאו" 22, מאי-יוני 1997 

אני והתא נשמההה את העולם - צבי עצמון

הכבשה דולי היא הוכחה חיה לאפשרות להפוך גרעין-תא בוגר לעוברי, וכך ליצור עותקים גנטיים של בעלי-חיים בוגרים. האם ישבטו אי פעם בני אדם? - על הבעיות המושגיות והטכניות בפניהן ניצבו החוקרים, על השאלות המדעיות הקשות שנותרו עדיין פתוחות, ועל התהיות הפילוסופיות והאתיות הקשות שהפכו פתאם אקטואליות מאד.

בעת האחרונה הבהמות הבריטיות עושות כותרות בעולם. תחילה הייתה זו "הפרה המשוגעת" האנגלית, ועתה - כבשה סקוטית שנעשתה מפורסמת ברחבי העולם: הכבשה דולי. ויש לכך סיבה טובה. דולי היא בעל החיים הראשון הנמנה על מחלקת היונקים שנוצר בעקבות החדרת גרעין-תא שמקורו בבעל חיים בוגר לתוך ביצית שגרעינה נעקר. כלומר - היא כבשה ששובטה מכבשה בוגרת.

"הלו דולי" "צ'יינה-טאון" ו"שתיקת הכבשים"

שמותיהם של שלושה סרטים נקשרו בתודעתי עם הידיעה על שיבוט הכבשה הסקוטית. גם התגובות, והן לא איחרו לבוא, התפרסו ממצב רוח של מחזמר אופטימי ועד לזוועות אפלות נוסח שני הסרטים האחרונים. המחזמר "הלו, דולי" - כמובן, על שום הכבשה המשובטת, וגם מפני שעניינו מציאת בן-זוג, בעיה שיש הצופים שתאבד מחריפותה אם שוב לא יהיה הכרח בשידוך לשם העמדת צאצאים ובניית משפחה. "צ'יינה-טאון" על שום חצי משפט שאומרת הגיבורה, פיי דאנאווי, חצי משפט שאמור לזעזע את אמות הספים: "היא גם אחותי וגם בתי", תוצאת מין שהוא טבו. ו"שתיקת הכבשים" - כמובן, בגלל המין-הביולוגי (species) כבש, אך גם כאן מוטיב מרכזי הוא המין (sex), שהשיבוט בא לעוקפו.

הפוחלץ של דולי במוזיאון הלאומי בסקוטלנד
Toni Barros, Flickr

שלוש אימהות, אפס אבות

דולי נולדה ביולי 1996. הכבשה שהמליטה אותה הייתה בבחינת אם פונדקאית - לצורך קיומה של דולי היא העמידה את רחמה. זוהי "האם הרחמית"; מקורה של הביצית שממנה התפתחה העוברית דולי היה שחלה של כבשה אחרת, "האם הביציתית"; ואילו החומר התורשתי, ה-DNA, של דולי, מקורו בתא שהוצא מעטין של כבשה נוספת - "האם השלישית", היא "האם הגרעינית", שהיא-היא אם ואחות לדולי. ולא סתם אחות, אלא אחות תאומה-זהה. כמעט. לדולי יש, אם כן, שלוש אימהות, אחות תאומה אחת, ואב אין לה בכלל!

ואלה פרטי הסיפור: חוקרים מאדינבורג, סקוטלנד, בראשותו של יאן וילמוט (Wilmut), נטלו תאים מעטין של כבשה בוגרת, כבשה בת שש שנים שהייתה בשליש השלישי להיריונה. החוקרים הפרידו בין התאים שהוצאו וגידלו אותם בתרבית רקמה, בתנאים שאפשרו חלוקה של תאים ובעקבות זאת הגדלת מספרם. בשלב מסוים הועברו התאים למצע דל בגורמי גדילה; בתנאים אלו חלוקת התאים נעצרה, והתאים נכנסו למצב "תרדמה" - הם נותרו בשלב G₁ קבוע, כלומר - במצב G₀. שתי טכניקות אלו - שימוש בתרבית תאים ולא בתאים הדיפלואידיים המקוריים שנטלו החוקרים, וטיפול במצע דל בגורמי גדילה כדי להביא את התאים למצב G₀, שימשו שנה קודם לכן אותה קבוצה של חוקרים סקוטים לשם יצירת עוברים בדרך של "העברת גרעין" (למעשה: איחוי תאים; ראו תיבה, וראו להלן). אלא שאז מקור התאים הדיפלואידיים היה עוברי כבשה צעירים, ואילו הידיעה שהיכתה עתה גלי התרגשות היא על אודות הצלחה בשימוש בתאים שמקורם עובר מפותח, וכן - תאים שמקורם כבשה בוגרת.

במקביל להשריית מצב G₀ בתאי התרבית, הזריקו החוקרים לכבשים פוריות את ההורמון GnRH. הורמון זה ("ההורמון המשחרר גונדוטרופינים") מופרש כרגיל מההיפותלמוס, ומעורר את בלוטת יותרת-המוח להפריש הורמונים הפועלים על השחלות וגורמים לביוץ (שחרור של ביציות בשלות). בערך 30 שעות לאחר ההזרקה, אספו החוקרים מתוך צינורות הביציות ("החצוצרות") של הכבשים ביציות שעברו ביוץ, ביציות בלתי מופרות (ובמונחים מקצועיים: ביציות בשלב מטפזה II). מן הביציות שנאספו סולקו הגרעינים, ואז הצמידו החוקרים לכל ביצית תא דיפלואידי (ראו תיבה) מן התרבית. זרם חשמלי גרם לאיחוי תא הביצית עם תא התרבית, כך שנוצר תא מאוחד, דיפלואידי, שהציטופלזמה שלו היא ציטופלזמה של ביצית בלתי מופרית. מכת החשמל גרמה לא רק לאיחוי של שני התאים אלא גם עוררה את הביצית להתחיל להתפתח - להתחלק וליצור עובר. כרגיל בתהליך הפריה, חדירתו של זרעון לתא הביצית לא רק משלימה את החומר התורשתי למצב דיפלואידי, אלא גם מעוררת את התפתחות הביצית לעובר. את העוברים שנוצרו כינו החוקרים "עוברים משוחזרים" (reconstructed embroys); אנו נכנה אותם "עוברים מרוכבים", בהיותם מרכיבים זרים זה לזה - ביצית בלתי מופרית ותא-גוף דיפלואידי. נדגיש כי העובר המורכב מתפתח מביצית דיפלואידית, אך שלא באמצעות הפריה. את העוברים המורכבים הללו העבירו לתוך חצוצרה קשורה של כבשה לשם התפתחות עוברית ראשונית. כעבור שישה ימים הוצאו העוברים מן החצוצרה ונבדקו במיקרוסקופ. אלה מהם שנראו חיים ומפותחים בהתאם לגילם (בזמן זה אמורים העוברים להיות בשלב המכונה מורולה/בלסטולה) הועברו לרחם של כבשה פונדקאית למהלך כל תקופת ההריון.

כך משבטים - תהליך השיבוט של כבשה בוגרת תאים שנלקחו מעטין כבשה הושמו בתרבית רקמה. כשנמנעו מהם גורמי גדילה הם הפסיקו להתחלק. מכבשה אחרת הוצאה ביצית לא מופרית; גרעין הביצית סולק. שני התאים הונחו זה לצד זה. זרם חשמלי גרם לאיחוי תא הביצית עם תא התרבית; מכת חשמל גם עוררה את הביצית להתחיל להתחלק וליצור עובר. לאחר שישה ימים, ה"עוברים המרוכבים" הועברו לרחם של כבשה פונדקאית להשלמת התפתחותם.

שיבוט היסטורי

בשלב זה ראוי שנסקור מעט מן ההיסטוריה של ניסיונות השיבוט. שיבוט (cloning) פירושו יצירת פרטים זהים זה לזה ("שבט"), וזאת שלא בדרך מינית, כלומר - שלא בדרך של איחוי תא ביצית עם זרעון. תהליכי שיבוט עושה הטבע בעצמו זה עידן ועידנים - תאומים זהים הם פרי של "שיבוט" טבעי אקראי: ביצית מופרית אחת, שבמקום להתפתח לעובר יחיד מתפצלת לשני עוברים זהים מבחינה גנטית. יש בעלי חיים שאצלם תהליך זה נפוץ הרבה יותר מאשר אצל האדם.

תהליך שיבוט בדרך של הפרדת תאיו של עובר צעיר מאוד, למשל עובר בן ארבעה תאים, תוך יצירת "רביעיות זהות", מקובל זה כעשור שנים לצורך ריבוי צאצאי איכות במשק החי, בבקר למשל. ב-1984 באו לאוויר העולם בפעם הראשונה כבשים ששובטו בדרך של הפרדת תאיו של עובר צעיר. שיבוט של צמחים הוא תהליך פשוט יחסית ונפוץ: אפשר לגדל בתנאי מעבדה תא צמחי בודד שמקורו ברקמת חלוקה של צמח בוגר עד קבלת צמח שלם. קיימים כיום יערות שלמים שמקורם בעלה מחטני אחד של עץ אורן בוגר, ושכל העצים בהם מהווים "שבט" זהה מבחינה גנטית. ואולם שיבוט של בעלי חיים בוגרים לא צלח עד כה, ובעקבות כישלונות חוזרים ונשנים, חוקרים רבים נטו להניח כי התהליך כלל אינו אפשרי.

בשנת 1938, הרבה לפני שפוענח מבנה ה-DNA, הציע החוקר הגרמני הנס ספימן (Spemann), מגדולי האמבריולוגים בכל הזמנים, ליטול גרעין מתא של פרט אחד ולהחדירו לתא של פרט אחר. ספימן עצמו לא מימש את הצעתו, אך חוקרים אחרים ניסו להעביר גרעינים דיפלואידיים מתאים של עוברי דו-חיים צעירים מאוד לתאי ביציות שגרעיניהם סולקו קודם לכן. והם אמנם הצליחו לקבל עוברים חיים, עוברים שהתפתחו לראשנים, ואף עברו גלגול והפכו לבוגרים.

בתחילת שנות ה-70, קבוצה של חוקרים מאוניברסיטת קיימברידג', בראשותו של ג'ון גורדון (Gurdon), העבירה גרעינים מתאי עור של צפרדעים בוגרות לביציות נטולות גרעין של צפרדעים. העברת גרעינים זו הניבה עוברי צפרדעים, שאף התפתחו לראשנים, אלא שהחוקרים מעולם לא הצליחו להגיע לשלב של צפרדע בוגרת. וכאמור, בעקבות הכישלונות המצטברים, וכמו כן בעקבות מידע שנאגר על אודות שינויים המתרחשים ב-DNA במהלך תהליכי התפתחות העובר והתמיינות תאיו (שינויים שעליהם נעמוד בהמשך), התגבשה בקרב חוקרים הדעה כי שיבוט של בעל חיים בוגר הוא בלתי אפשרי.

לפני כשנה, במארס 1996, קמפבל (Campbell) ועמיתיו, קבוצת חוקרים משותפת למכון רוסלין למחקר חקלאי באדינבורג, סקוטלנד, ולחברת התרופות הביוטכנולוגיות PPL - Therapeutics מאדינבורג - קבוצה שבראשה עומד האמבריולוג יאן וילמוט, פרסמה מאמר בכתב העת היוקרתי Nature. על פי המאמר הם הצליחו ליצור כבשים חיות בעקבות העברת גרעין (ולמעשה - איחוי תאים) מתאים דיפלואידיים של עוברים צעירים (בני ימים אחדים) לתאי ביצית שגרעיניהם סולקו. הייתה זו הפעם הראשונה שבה נוצר יונק מגרעין שמקורו בתא שגודל קודם לכן בתרבית רקמה. ברשימת הערכה ופרשנות נלווית שפורסמה באותו גיליון של Nature הצביע דאבור סולטר (Solter), ממכון מקס פלנק בפרייבורג, גרמניה, על אפשרות לערוך העברת גרעין מתאים דיפלואידים שמקורם בעל חיים בוגר, זאת תוך שימוש בחידושים הטכניים של הקבוצה הסקוטית - גידול התאים בתרבית רקמה והשריית "תרדמה" בתאים - החזקתם בשלב G₀.

החוקרים אכן נענו לאתגר - קבוצת חוקרים זו היא-היא ש"הולידה" בקיץ 1996 את דולי, ובפברואר 1997 פרסמה זאת בעוד מאמר ב-Nature. המאמר היכה גלים ברחבי העולם. אולי הוא שינה את פני ביולוגיית התא והאמבריולוגיה, ומי יודע - אולי יביא גם למהפך בחקלאות, בתעשיית התרופות ובתפיסת האדם את עצמו.

אך לפני שנדלג אל עתיד דמיוני, כדאי לתת את הדעת על בעיות אחדות. ראשית, מהו גילה של דולי ? האם תאיה שומרים בקרבם את השעון (או: לוח השנה) של אמה-תאומתה, כלומר - כיום הם בני קרוב לשבע שנים, או שתאיה צעירים, וגילם בני פחות משנה ? שנית, האם דולי תתפתח כראוי, תגיע לבגרות מינית ותהיה פורייה? שתי שאלות אלו פירושן למעשה כי הניסוי של וילמוט וחבריו עדיין לא הסתיים, וכי יש להמשיך ולהמתין לתוצאותיו הסופיות. שלישית, למרות רוב הפרסומים - המדעיים והפופולריים, הכתבות המתלהמות, הראיונות, משאלי דעת הקהל, תגובת האפיפיור וההתבטאות של הנשיא קלינטון, ועדות המומחים והצעות החוק - נרשה לעצמנו כאן הערה אחת למען הסדר הטוב, ולמען הפרוטוקול: לעת עתה מדובר בכבשה אחת ויחידה (מתוך 277 ביציות שעברו איחוי עם תאים דיפלואידיים שמקורם בכבשה הבוגרת)! כרגיל, ממצא בודד נשמר בתוככי המעבדה עד שמצליחים לחזור עליו. שהרי, תאורטית לפחות, ייתכן שמדובר באיזה תא בודד חריג, תא שהשתרבב בטעות או שעבר איזו מוטציה נדירה. ואף אם נשלול זאת, עדיין ייתכן שממוצע ההצלחות בטכניקה של וילמוט וחבריו איננה 1 ל-277 אלא, נאמר אחת למיליון, ושפשוט שיחק להם המזל, במקרה. אגב, בהרצאה שנשא ווילמוט בעת האחרונה במכון הלאומי האמריקני למחקר רפואי (NIH) הוא עצמו לא שלל אפשרות זו.

ואולם חשוב לציין כי דולי אינה נושאת על כתפיה הצמריריות את כל משא המהומה. כיום חיות עוד שתי כבשים שה-DNA שלהן מקורו בתאים של עובר מפותח יחסית, כלומר - תאים שעברו התמיינות (במקרה זה מדובר בפיברובלסטים - תאי רקמת חיבור). עובדה זו כשלעצמה, גם אם לא היה המזל מאיר פנים לחוקרים ודולי לא הייתה באה לאוויר העולם, די היה בה כדי להצביע על מהפכה בביולוגיית התא ובאמבריולוגיה.

ואף על פי כן שבוט שובט

וכל כך למה? איזו מהפכה? - כדי להשיב על כך נחזור ונזכיר את הכישלונות שנחלו החוקרים עד כה בניסיונם לשבט בעלי חיים בוגרים. כישלונות אלו העלו את ההשערה כי במהלך התמיינותם של תאי העובר הצעיר לתאים של רקמות מוגדרות "ננעלים" גנים מסוימים, כך שאינם יכולים עוד לממש את הפוטנציאל הגלום בהם. נתגבשה תפיסה לפיה תהליך זה הוא בלתי הפיך, כך שתאים שעברו התמיינות איבדו לעד את היכולת להשתמש בגנים ש"ננעלו". החוקרים שיערו שאם נשבט תא כזה יחסרו תוצרים חיוניים של גנים מסוימים להשלמת ההתפתחות של העובר ושל הבוגר. עלתה אף מחשבה שיש גנים שהתא מאבד לחלוטין, הם נעלמים לגמרי. ידוע גם כי במהלך התפתחות העובר קטעי DNA עוברים שינויים כימיים, כגון מתילציה (הוספת קבוצות מתיליות). בהקשר לכך נזכיר תהליכי "סימון" (imprinting, הטבעה) שגנים עוברים על פי מקורם, אבהי או אימהי (ראו: "מעבר לחוקי התורשה", "גליליאו" 4, עמ' 30). שינוי חשוב שהכרומוזומים עוברים הוא תוספת של קטעי קצה, טלומרים, שיש הקושרים אותם למנגנון הקביעה של תוחלת ההתחלקויות של התא, כלומר - להזדקנות התא מהשלב העוברי ואילך. כדאי אולי להזכיר גם את תהליך האינאקטיבציה (השתקה) של כרומוזום X - במהלך ההתפתחות של עוברית-נקבה, בחלק ניכר מתאיה, אחד משני כרומוזומי X הופך לבלתי פעיל. אולי יש גם מקום לציין כי בלימפוציטים (תאי T, וכן בתאי B המייצרים נוגדנים) מתרחשים בגנים שינויים מובהקים - תהליכי ריקום (רקומבינציה) האחראים, בסופו של דבר, ליכולת הלימפוציטים להגיב לשפע עצום של אנטיגנים חיצוניים. בסיכומו של דבר, במהלך התקופה העוברית ואחריה החומר התורשתי עובר שינויים שנראה היה לחוקרים כי חלקם לפחות אינם הפיכים.

דולי ושתי חברותיה שמקורן בפיברובלסטים מוכיחות כי לפחות בכמה מן התאים שעברו התמיינות השינויים בכל זאת הפיכים, וכי ההתמיינות מתבטלת, "נמחקת", בהשפעת הציטופלזמה של תא ביצית בלתי מופרית! וילמוט ועמיתיו משערים כי הסיבה לחשיבות שבנטילת גרעיני תאים השרויים במצב "תרדמה" דווקא, במצב G₀, היא שבדרך זו יש לציטופלזמת הביצית שהות ארוכה יותר לפעול, לערוך תכנות מחודש של DNA התא הבוגר, "לסובב לאחור את שעון התא" ולהפוך מחדש את הגרעין מגרעין "מחויב להתמיינות מסוימת" לגרעין רב-אפשרויות (totipotent) שממנו יכולים להיגזר הגרעינים של כל תאי הגוף.

יתר על כן, לטענת החוקרים יש הבדלים ניכרים בין מיני היונקים השונים באשר לשלב שבו תאי העובר מפסיקים להשתמש ב-RNA ובחלבוני הביצית (RNA וחלבונים אלו מקורם באם), ומתחילים לייצר RNA וחלבונים המקודדים על ידי הגנים שלהם עצמם, הגנים העובריים; ככל ששלב זה מאוחר יותר, כך יש לציטופלזמה שהות ארוכה יותר לערוך תכנות מחודש של הגרעין הדיפלואידי הבוגר שהוחדר לתוכה. לטענתם, המעבר בכבשה נעשה בשלב מאוחר לעומת השלב המקביל בעכברים, למשל, ומכאן שבכבשים צפויה לתהליך השיבוט מבוגר הצלחה רבה יותר מאשר בעכברים.

מכל מקום, תאים שההתמיינות שלהם כרוכה בשינויי מבנה קיצוניים, כגון תאי עצב ותאי שריר, וילמוט משער כי תכנותם-מחדש על ידי ציטופלזמת הביצית אינו אפשרות סבירה.

כאן נרשה לעצמנו להעלות שתי שאלות. ראשית, אם אמנם ציטופלזמה של ביצית בלתי מופרית עושה תכנות-מחודש של גרעין שעבר התמיינות, האם מדובר בחומרים מסויימים הקיימים בביצית? האם יהיה אפשר למצות חומרים אלה? ואם כן, האם יהיה אפשר להזריקם לתא גוף דיפלואידי בוגר ולגרום לו להתחיל להתפתח לעובר? - או אז יהיה מדובר בשבוט אמתי! שנית, האם תכנות-מחדש, מחיקת התמיינות, מאפס גם את גיל התא, עושה את הגרעין "כמו חדש" כך שתוחלת החיים וההתחלקויות שלו היא כשל תא עוברי ממש? - אם לא, הרי שבמידת מה ניטל העוקץ מתהליך שיבוט זה.

DNA, גרעין ומיטוכנודריונים

כל תא מוקף בקרומית תא (ממברנה). בתוך הקרומית נמצא "נוזל התא" (ציטופלזמה, ציטוזול). בתוכו מבנים, ובינהם אברונים מוגדרים. בין האברונים נזכיר את המיטוכונדריונים ואת גרעין התא. המיטוכונדריונים הם אברונים זעירים שבהם נעשה פרוק של חומרים אורגניים בהשתתפות חמצן, ובתוך כך נאגרת אנרגיה כימית ב"תרכובות עתירות אנרגיה".

המיטוכונדריונים הם לפיכך במידה רבה "תחנות הכוח" של התא. אברונים אלו הם אוטונומיים במידה מסויימת, והדבר מתבטא בעובדה שהמיטוכונדריונים מכילים בתוכם חומר תורשתי (DNA) האחראי לתכונותיהם, ובעובדה שהם מתרבים בדרך של חלוקה. המיטוכונדריונים של כל פרט הם צאצאי המיטוכונדריונים שהיו בביצית שממנה נוצר, כלומר - מקור המיטוכונדריונים של כל אחד הוא באמו. גרעין התא הוא אברון גדול יותר, בדרך כלל יחיד בתא, ובו כלול רוב רובו של החומר התורשתי של התא, הDNA-. לקראת חלוקת התא ובמהלך החלוקה, החומר התורשתי הכלול בתא מתארגן למבנים דחוסים, הניכרים היטב במיקרוסקופ ומכונים כרומוזומים. המספר והצורה של הכרומוזומים המופיעים לקראת חלוקת התא ובמהלכה אופייניים לכל מין- ביולוגי. למשל לאדם 46 כרומוזומים ולכבש - 54.

אם או אחות?

האמנם דולי היא שיבוט של אמה הגרעינית? האם היא תאומתה הזהה? ובכן, הדבר אינו מדוייק, וכבר רמזנו על כך. ראשית המיטוכונדריונים של דולי (לפחות רובם - הטכניקה ששימשה את וילמוט וחבריו היא איחוי תא דיפלואידי עם ביצית חסרת גרעין, כך אפשר להבין. מוזר בעינינו שבמאמרי המחברים, ברשימות הנלוות להם ובדיווחים על ניסוייהם לא נזכרו המיטוכונדריונים, ולו מעטים יחסית, שהיו בתא הדיפלואידי תורם הגרעין. ) אינם המיטוכונדריונים של אמה הגרעינית אלא של אמה הביצתית, ולמיטוכנדריונים יש, כזכור, DNA משל עצמם. שנית, דגם האינאקטיבציה של כרומוזום X מן הסתם אינו זהה בשתיהן, שהרי תהליך זה הוא אקראי ומתרחש בשלב ההתפתחות העוברית, והיא הייתה כמובן שונה לחלוטין בשתיהן (נציין כי שונות-מה עקב דגם שונה של אינאקטיבציית X מתקיימת בכל זוג של תאומות זהות). שלישית, ארגון הגנים בלימפוציטים (תאי B ותאי T) אינו זהה אצל שתיהן - עניין זה, נציין, נכון אצל כל זוג של תאומים זהים.

אך נדמה כי ההבדל הגדול ביותר בין דולי לבין אמה הגרעינית, הבדל מהותי, הוא בתכולת מערכת העצבים, בעיצובה, בזכרונות הכלולים בה. שני תאומים זהים חולקים בנוסף לגנים שלהם, גם את תנאי החיים, הראשונים לפחות, ובוודאי שאת תנאי הסביבה העוברית - הם מתפתחים יחדיו באותו רחם. וזאת אי אפשר לאמר, כמובן, על דולי ועל אמה הגרעינית. התפתחותן העוברית נפרדת לא רק בזמן אלא גם ברחם, ובכל היבט אפשרי אחר, וכך גם תקופת ינקותן. תאומים זהים חולקים חוויות דומות - לפחות בשלבים הקריטיים יותר מבחינת ההתפתחות והעיצוב של מערכת העצבים בכלל, ושל המוח בפרט, ואילו לדולי ולאמה-תאומתה יש חוויות מעצבות שונות לחלוטין. וגם זאת: היחס שבין שני תאומים זהים הוא סמטרי פחות או יותר - זה תאומו של זה, ואילו היחס בין דולי לאמה הגרעינית (אם תתאפשר התפתחות של יחס כלשהו) הוא יחס של בוגר/תינוק, יחס א-סימטרי מובהק.

חלוקת התא ותהליך ההפריה

תא רגיל בגוף (בניגוד לתא-מין) מכיל מערכת כרומוזומים מלאה (באדם - 46, בכבש - 54), או DNA בכמות מתאימה לכך (גם אם הDNA אינו מאורגן ככרומוזומים). תא כזה מכונה "תא דיפלואידי", וכמו שניווכח, העובדה שמספר הכורמוזומים בתא דיפלואידי הוא זוגי (46, 54, למשל) איננה מקרית. מתא דיפלואידי אחד נוצרים בחלוקת תא רגילה (המכונה מיטוזה) שני תאים דיפלואידיים. דבר זה מתאפשר מפני שלפני עצם החלוקה נעשית סינתיזה של עותק DNA נוסף, בתהליך האופייני לDNA, תהליך המכונה: שכפול DNA.

כל אדם (למעט אחד, שבקרוב ימלאו 2000 להולדתו, ושמיליוני אנשים מאמינים כי כלל זה אינו חל עליו...) התפתח בדרך של חלוקות תא (מיטוזות) מתא מקורי אחד המכונה זיגוטה (זוויגה, ביצית- מופרית). הזיגוטה עצמה היא תא שנוצר מהתלכדות של שני תאי-מין, זרעון ותא-ביצית. מאחר שכל תאי העובר, ובעקבות זאת כל תאי היילוד והבוגר, התפתחו מן הזיגוטה בחלוקת מיטוזה, ברור כי בזיגוטה צריכים להיות 46 כרומוזומים, כלומר - הזיגוטה היא דיפלואידית. ואכן בעת ההפרייה (=התלכדות תא-ביצית עם תא זרעון) הזרעון תורם 23 כרומוזומים ותא הביצית תורם גם הוא 23 כרומוזומים. תהליך מקביל (למעט המספרים השונים) מתרחש בכבשים. ואולם היום חיות כמה כבשים שהן בבחינת יוצא מן הכלל: לפני שנה בערך באו לאוויר העולם, בפעם הראשונה מאז ששת ימי בראשית, שיות שלא נוצרו בדרך של הפריה ויצירת זיגוטה, אלא בדרך שכונתה "העברת גרעין" (nuclear transfer) - החדרה של גרעין דיפלואידי, שמקורו בתא שאינו תא-מין, לתוך ביצית שגרעינה, על ה-DNA שבו, נעקר. נדמה כי תיאור מדויק יותר של התהליך כפי שנעשה הלכה למעשה הוא איחוי (fusion) של תא דיפלואידי עם ביצית שהחומר התורשתי שלה סולק או הושמד. החידוש שעשה עתה כותרות הוא שמקור הגרעין הדיפלואידי אינו תא שמקורו עובר צעיר (כפי שנעשה לפני למעלה משנה), אלא תא שמקורו כבשה בוגרת.

עצבים נגד גנים

אפשר אולי לשער כי אחת התוצאות של ניסויי שיבוט נוספים, אם יהיו כאלה בעתיד, תהיה הדגשת החשיבות של הסביבה והחינוך בעיצוב תכונותיו, אופיו, תפקודו החברתי ועתידו של המשובט הצעיר. ניסויי שיבוט עתידים, כך נראה, להמחיש עד כמה חשובים הגנים, אך בד בבד הם ידגישו מה מרכזית היא השפעת הסביבה - כולל סביבת הרחם - על עיצובו של המוח ועל ההתנהגות שהיא פועל יוצא של תפקוד מערכת העצבים והמוח. נזכיר למשל כי בין תאומים זהים יש מתאם גבוה מבחינת הנטייה לסכיזופרניה (מה שרומז על השפעה של גנים), אך הוא רחוק מ-100%, מה שמוכיח שלתנאי הסביבה, ולו להבדלים זעירים בתנאים אלו, יש השפעה קריטית (ראו: "אות קין ואותיות ה-DNA", "גלילאו" 18 עמ' 30). לדעתנו שיבוט, היוצר יצורים זהים (כבר נוכחנו: רק כמעט זהים) גנטית, דווקא ידגיש את חשיבות תנאי הסביבה לתפקודו ולגורלו של הפרט.

פיתוח הגלולה האמינה והזולה למניעת הריון הביא, באורח פרדוקסי לכאורה, ללגיטימציה חברתית ולהתפשטות התופעה של אמהות חד-הוריות, נשים המגדלות ילדים מבלי להנשא. פרדוקסי, משום שהגלולה יכולה לתת לאשה הגנה כמעט מושלמת מפני הריון בלתי רצוי. אך רק לכאורה - ההיריון בלא נישואין הפך במקרים רבים מאוד לאפשרות רצויה, וגם לגיטימית. כשתופעה נתפסת כפרי כישלון, כבלתי רצויה, אין היא זוכה ללגיטימציה חברתית, אך כשהיא בברור פרי החלטה יזומה ובחירה חופשית מודעת, היחס אליה משתנה, כך נדמה. אם נסתכן ונציע היקש על אודות השפעה אפשרית במקרה ששיבוט יעמוד כאפשרות מעשית, אולי מותר לשער כי, לכאורה כפרדוקס, זוגות המתקשים מסיבה רפואית להעמיד צאצאים הנושאים את הגנים שלהם, ירגישו פחות כורח בעניין העברת הגנים, ויתר חופש לתת ביטוי למה שטבוע במערכת העצבים שלהם: הצורך להרעיף אהבה ודאגה על יצור אנושי רך; להחזיקו, לגדלו ולחנכו. בקיצור, אולי זוגות כאלה יעדיפו אז לאמץ ילד הזקוק לאימוץ. זאת, בידיעה ברורה שלו רק רצו היו יכולים, בטכניקה של שיבוט (אם היא תהיה אי- פעם מעשית) להעמיד צאצאים הנושאים את הגנים שלהם, כלומר - שבשבילם בחירת האימוץ אינה מוצא כפוי ואחרון, אלא בחירה חופשית; או אז תזכה אולי בחירה זו לפופולריות רבה יותר, לטובת האנושות.

אלא שזוהי כיום לכל היותר ספקולציה דמיונית. חשוב אבל להדגיש כי היכולת, ולו התאורטית, ליצור יצורים זהים מבחינה גנטית, דווקא מפחיתה מערכם של הגנים ומעלה את חשיבות מערכת העצבים בכלל והמוח בפרט. הגנים מקדדים רק את חומר הגלם, את הבסיס; הסביבה, החשיפה לגירויים, הנסיבות החיצוניות (כולל הרחם, וכמובן - המשפחה), החוויות, הלימוד - הם שמעצבים את מערכת העצבים והמוח. אם תשבט את איינשטיין אין שום ביטחון שהוא יתרום תרומה כלשהי למדע, ואם תשבט את עגנון איש לא יתקע לידך שיכתוב ספרים. וגם שחקן כדורגל איננו רק גנים לשרירי רגליים, אלא גם כוח רצון והתמדה ותפקוד חברתי. אנו מכירים כיום את הגנים עד כדי אפשרות לפעול עליהם ישירות, ולו כתכנית לעתיד; ועתה, כשביולוגיית התא מקנה (אם אמנם התוצאות יתבררו כהדירות, והיעילות הטכנית תשתפר במידה רבה) אפשרות לשבט, מתבלט "המבנה המורכב ביותר בתבל" - המוח האנושי, כישות הייחודית, היקרה ודורשת הטיפוח ביותר, ובמיוחד - החד-פעמית ביותר.

לנקודה נוספת, מובנת מאליה כמדומה, נדרשת התייחסות, מאחר שהובעו פה-ושם ספקולציות מוזרות: ברור שאין במעשה השיבוט משום התרחבות, או "התרבות", תודעתו של המשובט, וממילא אין בכך משום מחסום מפני הפחד מהחידלון, מהמוות. כדי לסבר את העניין נניח ששיבטו מאן-דהו בגנבה (למשל, שנטלו ללא רשותו תא מתוך בדיקת דם שמסר והשתמשו בתא זה לשיבוט). ברור שאדם כזה לא ידע ולא יחוש שום שינוי באישיותו. ובדומה לכך, מי ששובט בידיעתו לא יחול בו שינוי, מעבר לידיעה כי יש לו בן צעיר הדומה לו בגנים; עתה מוטלת עליו החובה לגדלו ולחנכו בדרכו אם הוא חפץ שיהיה דומה לו (דומה; לעולם לא יוכל להיות זהה!). אדם שבנו ה"טבעי" ניחן בתכונות דומות לשלו, הולך בדרכו ודואג ליקיריו, אדם כזה יהיה אולי נינוח נוכח האפשרות של סיום החיים, מכל מקום יותר ממי שבנו המשובט חונך בסביבה ובדרך שונות מאלו שלו.

צביעות היסטורית והיסטריה ציבורית

עוד לפני שיבש הדפוס על החוברת Nature שבה פורסם מאמרם של וילמוט וחבריו, כבר הזדרזו כמה וכמה אישים בכל רחבי העולם להגיב, וכבר התפרסמו בעיתונים אמריקניים תוצאות של משאלי דעת קהל "בעד ונגד" ו"האם תרצה לשבט את עצמך?". הנושא המרכזי היה כבוד האדם. עם ראשוני המגיבים נמנה האפיפיור, ראש הכנסייה הקתולית, אותו מוסד שבמרתפי העינויים שלו איבדו אלפי בני אדם את שארית כבודם, כמעונים וכמענים. וממורא גלגל העינויים והמוקד הקתולי הקדוש נאלצו טובי האנושות, מדענים ואמנים, "להוריד פרופיל" או לידום לחלוטין. אמנם, מדובר בהיסטוריה רחוקה, אבל גם בעת החדשה הכנסייה לא תמיד יצאה מגדרה כדי לעמוד על זכויות האדם וכבוד האדם, גם כשהם נשללו ממיליוני בני אדם. נדמה שהנימוק של כבוד האדם מכסה לעתים על מניעים אחרים; הכנסייה, למשל אינה ממש מעודדת בקרת ילודה הומנית לחלוטין שאינה פוגעת באדם כלשהו ואפילו לא בעובר בראשית התפתחותו, אלא יכולה למנוע סבל רב בעתיד. כבוד האדם ורווחתו חשובים פחות מאותיות עתיקות בכתבי קודש.

אינני בטוח כי כל אותם שנזעקו להגן על כבוד האדם ועתיד האנושות מפני המדענים- המשבטים, שלכאורה כבר מידפקים על דלתנו, זועקים במלוא גרונם כנגד הטיהורים האתניים שמתרחשים ברגע זה בכל מיני אתרים בעולם, וכנגד מוות מכוון בהרעבה כאמצעי לחץ פוליטי של אוכלוסיות שלמות שנקלעו לאזורי קרבות. הנאצים הקימו חוות הרבעה מתוכננות לגזע הארי, חוות שהתבססו על שיטת הרבייה ה"טבעית" - נערות בעלות חזות ארית מבנות הארצות הכבושות וחיילים גרמנים, בעוד שלא ידוע לי כי הטכניקה המדעית החדישה של הפריית מבחנה שימשה אי פעם דיקטטורים להפצת הגנים שלהם.

בידיעת מערכת שהופיעה בחוברת Nature שבה פורסם מאמרם של מלמוט וחבריו נאמר כי ימים אחדים לפני הוצאת החוברת לאור התקבל במערכת כתב העת דואר אלקטרוני מחוקר חשוב, המפציר שלא לפרסם את המאמר הצפוי, כדי שלא תיוודע ברבים הטכניקה שתאפשר שיבוט של בני אדם. אינני בטוח אם ילד שייוולד - אולי - אי-פעם בעקבות שיבוט שנועד לפתור בעיית עקרות של אמו (במקרה שבכל זאת תעדיף קרבה גנטית על אפשרות של אימוץ), אינני בטוח שאם אותו ילד יעונה בידי משטר אימים דיקטטורי הוא יזכה להתערבות נמרצת מצד אותו חוקר.

כשנשאל יאן וילמוט על הסכנות שצופנת בחובה טכניקת השיבוט לאנושות, השיב כי הנשק הגרעיני מסוכן יותר. ברור ש"יש לדון בנושא השיבוט באופן מעמיק", זה כל כך מובן שחבל להכביר מילים. אבל ההתלהמות מיותרת, כל שכן הצביעות. מאז פותחה הטכניקה של הפריה חוץ-גופית והקפאת עוברים לתקופות ממושכות, עלתה השאלה המשפטית-חברתית-אתית מהן הזכויות של ביציות מופרות (למעשה - עוברים בני ארבעה או שמונה תאים), זכויות הירושה שלהן, זכותן להיוולד, אולי אפילו זכותן לתבוע את הרופא על שהחזיק אותן בתנאי קור לא אנושיים... מעניינת בהקשר זה השאלה: נניח שאמנם יתברר כי ביצית בלתי מופרית מכילה בתוכה חומרים מסוימים (חלבונים כלשהם, למשל) ההופכים את הגרעין הדיפלואידי של תא בוגר רגיל לגרעין עוברי. ומעוררים את התא להתחלק ולהתפתח כעובר. במקרה זה, מה יהיה מעמדו המשפטי של כל תא ותא מבין טריליוני התאים הרגילים שבגוף (או לפחות התאים הפחות ממוינים שביניהם - לא תאי עצב, תאי שריר ותאים מאוד ספציפיים אחרים)? - האם לכל אחד מהם יהיו זכויות אדם ? שהרי בפוטנציאל כל אחד מהם יוכל להפוך לאדם שלם! האם המשפטנים ידונו בכך בכובד ראש?

מחזור התא

תאים רבים בגוף מתחלקים מעת לעת בחלוקת מיטוזה. בתאים כאלה מבחינים בין השלב של חלוקת התא (שלב המיטוזה, שסימונו M) לבין התקופה שבין חלוקה לחלוקה, תקופה המכונה "אינטרפאזה". בשלב חלוקת התא ניכרים כמה אירועים בולטים: התארגנות הכרומוזומים, הצבתם לחלוקה, פיצול כל אחד מהם לשניים, ולבסוף חלוקת הציטופלזמה והתא כולו.

במהלך האינטרפאזה יש שלב של שכפול ה-DNA - שלב הסינתזה (סימנו S) של ה-DNA. שלב הפער (gap) שבין תום המיטוזה לבין תחילת הסינתזה של ה-DNA (כהכנה לחלוקה הבאה) סימנו G₁. השלב שבין סיים שכפול הDNA (S) לבין תחילת החלוקה (M) הוא הפער השני, G2. מחזור התא המתחלק מורכב, אם כן, מסדרת השלבים: פער ראשון - G₁ ; שכפול DNA - S ; פער שני - G2 ; חלוקה - M , וחוזר חלילה. משך המחזור כולו, וזמני השלבים השונים בו, שונים בכל תא ותא, אך ההבדלים הניכרים ביותר הם באורכו של הפער הראשון, G₁. בנסיבות מיוחדות, כגון מחסור בגורמי גדילה מתאימים, שלב זה מתארך עד כדי כך שהתא יוצא למעשה ממחזור החלוקות. בנסיבות אלו מכונה השלב G₀. אחד החידושים החשובים של צוות החוקרים הסקוטים ששיבט בעת האחרונה כבשה בוגרת הוא השריית שלב G₀ בתאים תורמי הגרעין. בזכות שיטה זו, בין השאר, הצליחו במשימה שחוקרים אחרים נכשלו בה.

חקלאות,תרופות,רפואה

מה יכולים להיות השימושים המעשיים של שיטת השיבוט מיונק בוגר. אם אמנם הניסויים יתבררו כהדירים ותימצא דרך להגדלה ניכרת של יעילות השיטה? - דומה שאפשר להצביע על שלושה תחומים: חקלאות, ייצור תרופות ורפואה.

במשק החי יהיה אפשר לשבט פרטים טובים במיוחד. אפשר גם לחשוב על הנדוס גנטי של הגרעין הדיפלואידי לפני העברתו לביצית. למשל - הוספת גן המקנה עמידות בפני מחלת בקר מסוימת. שיטה זו - שפירושה קבלת יצור שהוא גם משובט וגם טרנסגני (=כזה שהוחדר אליו גן שהיה זר לו מלכתחילה), יכולה להיות בסיס לייצור של תרופות חשובות - חלבונים החסרים לאנשים עם פגמים גנטיים, כפי שנעשה היום עם ההורמונים אינסולין והורמון הגדילה, או לייצור חומרים המסייעים לגוף להתגבר על מחלות נגיפיות, על סרטן ועוד (כמו האינטרפרונים).

חוקרי רפואה יוכלו להשתמש בבעלי חיים זהים מבחינה גנטית, חלקם כקבוצת ניסוי וחלקם כקבוצת ביקורת, וכך - בזכות הביטול הכמעט מוחלט של השונות הגנטית - לצמצם ביותר את היקף השימוש בבעלי חיים כחיות ניסוי במחקרים רפואיים. ואולי (עם שלושה סימני שאלה!) יוכלו פעם לאפשר לאנשים עקרים לחלוטין להעמיד צאצאים הנושאים את הגנים שלהם, אם בעיניהם יהיה זה צורך חיוני.

שאלות ומשאלות

האם הניסוי של דולי יתברר כהדיר, או אולי נפלה פה טעות כלשהי, או מזל חריג בהסתברותו, האם דולי תתבגר ותהיה לכבשה בריאה, תקינה ופורייה? האם תאיה של דולי אמנם צעירים כגילה העוברי, או אולי מבוגרים בהתאם לגיל התא תורם הגרעין, גיל אמה-תאומתה? האם המקרה של הכבשים יתברר כחריג בעולם החי, או שיימצאו התנאים המתאימים שיאפשרו שיבוט בוגרים של מיני יונקים אחרים? פרות? קופים? יונקים השרויים בטבע בסכנת הכחדה? ובני אדם? האם צריכה להיות התאמה מבחינת המין-הביולוגי (species) בין הגרעין לבין תא הביצית, או שאפשר ליצור פרט שגרעיני תאיו הם כבשתיים, ואילו המיטוכונדריונים שלו הם עיזיים, למשל ? האם יהיה אפשר למצות מתוך ביציות חומרים ההופכים גרעין תא בוגר לעוברי? האם חומרים אלו יבצעו את משימתם גם כשיוזרקו לתוך תא דיפלואידי רגיל? ואם טכניקת השיבוט תשתפר ותוכח כאמינה ובטוחה מבחינת בריאות הצאצאים, האם אי-פעם ייעשה שיבוט של אדם, ובאילו נסיבות - האם במקרים נדירים של עקרות מוחלטת או במקרים רפואיים קיצוניים אחרים, או שחלילה ישובטו בני אדם באופן תעשייתי על ידי רודן מטורף או מיליארדר אגו-מאני? ולבסוף: כיצד תקראנה שורות אלו בעוד, נאמר, עשר שנים: בחיוך על התמימות? בצער על קוצר הראייה, ואולי בתחושת סיפוק? או חלילה במנוד ראש נוכח התפוררות האנושות?

לקריאה נוספת
המאמר של Wilmut ועמיתיו ב-Nature 385

פורסם ב"גליליאו" גיליון 22, עמ' 66-65, מאי-יוני 1997.

כל הקדום זוכה - יהודית הרלבן

 

מקובל על דעת מדענים רבים שהעדויות הקדומות ביותר לחיים על פני כדור הארץ מצויות בסלעים בני 3.5 מיליארד שנה באוסטרליה. כעת, קבוצת מדענים בראשותו של מוז׳סיס (Mojzsis) טוענת שהחיים התפתחו עוד קודם, וזאת על סמך עדויות שנמצאו בסלעי משקע בני 3.85 מיליארד שנה מגרינלנד. הסלעים האלה נחשבים לעתיקים מסוגם בעולם. הם נוצרו בקרקעית האוקיינוס, ובעקבות פעילות גאולוגית הם נקברו עמוק בקרום כדור הארץ, שם הם נחשפו לטמפרטורות וללחצים גבוהים. כיצד אפשר, אם כן, למצוא שרידי חיים בסלעים שעברו ״תהפוכות״ גאולוגיות כה רבות מזמן היווצרותם ועד לחשיפתם על פני השטח? 

החוקרים מבססים את קביעתם על מדידת ההרכב האיזוטופי של פחמן אורגני בסלע. לפחמן שישה פרוטונים בגרעין, אך מספר הנויטרונים אינו קבוע - בין 12 ל־14. כל צירוף אטומי (פרוטונים+נויטרונים) נקרא איזוטופ, ולפחמן שני איזוטופים יציבים השונים זה מזה במספר הנויטרונים בגרעין - פחמן־12 ופחמן 13. נפוצותו הטבעית של פחמן־12 היא 98.9%, ולכן גם השינויים הצפויים בין שני האיזוטופים של הפחמן הם קטנים. יש ראקציות כימיות ה״מעדיפות״, משיקולי אנרגיה, את האיזוטופ הקל (במקרה זה פחמן־12), ולכן ההרכב האיזוטופי של הפחמן (ההתפלגות באחוזים של כל אחד מהאיזוטופים) משתנה בעקבות הראקציה - ההרכב האיזוטופי של המגיבים בראקציה נעשה ״כבד״ יותר (מדולל בפחמן־12), ואילו הרכב ה״תוצר״ נעשה ״קל״ יותר (מועשר בפחמן־12). פרקציונציה איזוטופית היא ההבדל בין ההרכב האיזוטופי של ה״תוצר״ ביחס ל״מגיב״, והיא נמדדת באלפית האחוז (פרומיל).

סלע עתיק (3.8 מיליארד שנה ) מדרום גרינלנד - האם יש בו סימני חיים? 
James St. John, Flicker

מהשוואת הרכב הפחמן בסלעים מגרינלנד לערכים ידועים של חומר אורגני מלפני 3.5 עד 2.7 מיליארד שנה, עולה שהרכבו האיזוטופי של החומר האורגני מסלעי המשקע הקדומים שנמצאו בגרינלנד נמצא בתחום הערכים של החומר האורגני שנבדק עד עתה. עובדה זו מרמזת על האפשרות שמדובר בפחמן אורגני, ומכאן עולה המסקנה שהחיים על פני כדור הארץ החלו עוד מוקדם מכפי ששיערו עד כה, לפני 3.8 מיליארד שנה. עתה יש לוודא שההרכב האיזוטופי של הפחמן שנמדד בסלעים הקדומים הוא אכן תוצאה של ראקציות ביו־כימיות (פוטוסינתזה) ולא של ראקציות כימיות אחרות שהתרחשו בסלע לאחר היווצרותו.

מקור הפחמן במשקע הפחמתי ובמולקולות האורגניות באוקיינוסים כיום הוא במולקולת דו־תחמוצת־הפחמן המומסת במים. שני תהליכים שונים מעורבים במיצוי הפחמן ממולקולת ה־CO₂ (קרבונט) במים. האחד הוא השקעה כימית של פחמה, והאחר הוא תהליך הפוטוסינתזה בצמחים. בתהליך הפוטוסינתזה יש העדפה לפחמן הקל יותר, ולכן הצמח ״מועשר״ בפחמן־12 באופן יחסי ל־CO₂ המומס במים. גם בתהליך השקיעה הכימית של הפחמה במים מתרחשת פרקציונציה, אך היא הרבה יותר קטנה. מכאן שאם נמדוד באוקיינוסים כיום את הרכב הפחמה ששקעה במים ונשווה אותו להרכב הפחמן המומס במים, נמצא פער מזערי. לעומת זאת אם נשווה את הרכב הפחמה להרכב הפחמן באצה החיה במי האוקיינוס, נמצא שההבדל יכול להגיע ל־75 פרומיל. מכיוון שמימי האוקיינוס העתיק אינם בנמצא, הניחוהחוקרים שהם מיוצגים על ידי המשקע הפחמתי. נמצא שהרכב הפחמן בחומר החשוד כאורגני בסלעים אלו ״קל״ ב כ־25 פרומיל מהרכבה של הפחמה באותם סלעים.

ממצא זה הוביל את החוקרים למסקנה שהאצות שחיו במים הן שגרמו לפרקציונציה זו. עד שהגיעו לממצא זה סברו רוב החוקרים שהסלעים בני 3.5 מיליארד שנה באוסטרליה הם העדות הראשונה לקיום חיים על פני כדור הארץ. בסלעים אלו נמצאו גופיפים דמויי חיידקים ומשקעים דקיקים הנראים כמרבדי אצות. עדויות אלו אינן חד־משמעיות, אך מכיוון שהרכב הפחמן בסלעים אלו דומה לזה שנמדד בסלעים צעירים להם הכוללים עדות ודאית לנוכחות חיים, הן התקבלו על דעת רוב החוקרים. הניסיון הנוכחי לטעון שהחיים החלו עוד קודם לכן הוא בעייתי, מכיוון שכמחצית המדידות בסלעים שבגרינלד מצביעות על פרקציונציה גבוהה עוד יותר מזו שנמדדה בסלעים באוסטרליה.

עוד בעיה נובעת מכך שכל מדידות החומר האורגני הקדום נעשו על כלל החומר בלא אבחנה מדוקדקת, ואילו במחקר הנוכחי, בנוסף על כלל החומר האורגני, נמדדו גם גרגרי פחמה המצויים בתוך המינרל אפטיט. מדידות ייחודיות אלו התאפשרו רק בעקבות כניסתו של מכשיר חדשני המסוגל למדוד את ההרכב האיזוטופי של הפחמן בגופים שגודלם כ־20 מיקרון (אלפית המילימטר), והן אינן בנות השוואה כיום. ואולם כאשר משווים בין תוצאות סך כל החומר האורגני מהסלעים בגרינלנד והסלעים הצעירים מהם באוסטרליה, מתקבלת התאמה מלאה. המינרל אפטיט כשלעצמו מציין סביבה עשירה בחומר אורגני, והחוקרים הניחו שפגעי הזמן לא שינו את הרכב הפחמן בגרגרים המצויים בו מזמן היווצרותם, אך הנחה זו עדיין אינה מוכחת.

כמו כן, מאז היווצרותו עבר הסלע תהליכים רבים, כולל התחממות של יותר מ־500 מעלות ולחץ של 5000 אטמוספרות. זה כשלעצמו יכול להביא לשחלוף פחמן בין הסלע לסביבתו ולהסביר את ההתפלגות הנמדדת.

כך או כך, האם ייתכן שהחיים כבר החלו לפני 3.85 מיליארד שנה? מהפלנטות סביבנו אנו למדים על תקופה ארוכה שבה כדור הארץ היה נתון להפצצה כבדה של אסטרואידים שנלכדו בשדה הכבידה שלו בעת היווצרותו (ראו: ״מקור החיים עלי אדמות״, גליליאו 2). ההפצצה הכבדה האחרונה הסתיימה לפני כ־3.8 מיליארד שנה; מכאן שעל פי העדויות החדשות כמעט לא נותר מרווח זמן לתחילת החיים. אם אכן הסלעים שנחקרו מקבילים בזמנם פחות או יותר לסוף ההפצצה הגדולה האחרונה, האם ייתכן שהסלעים הקדומים מעידים על נוכחות חיים בכדור הארץ עוד לפניה? או שמא התפתחו החיים במהירות שיא אחרי התרחשותה? את האפשרות שההפצצה הכבדה של אסטרואידים גרמה לעיקור כדור הארץ מחיים שהיו נוכחים בו קודם העלו כמה חוקרים, וביניהם מהר וסטיבנסון (Maher & Stivenson). הם העלו אותה עוד ב־ 1989, אך התשובות לשאלות אלו תלויות בפירוש שניתן להרכב האיזוטופי של הפחמן.

פורסם ב"גליליאו" 22, מאי-יוני 1997 

כמו אוויר לנשימה - יהודית הרלבן

 

אחת החידות המעניינות ביותר בחקר מקור המינים, נוגעת ל״פריחה״ הפתאומית במספר המינים שהחלה לפני כחצי מיליארד שנה. עד אז התקיימו חיים על פני כדור הארץ בצורת אצות וחיידקים למיניהם. מה הביא להתפרצות הגדולה במספר המינים? כיום מקובל ששינוי אקלימי הוא שהביא לפריחת המינים, אך אין זה ברור מה טיבו ומתי הוא החל. 

בנוגע לשאלת העיתוי, העדויות סותרות. פלאונטולוגים (חוקרי מאובנים) גורסים שריבוי המינים החל בתקופת הקמבריום, לפני כחצי מיליארד שנה, ולעומתם מחקרים מתחומים אחרים, הבודקים לוח זמנים כרונולוגי לפי רצף חומצות אמינו (ה״שעון המולקולרי״), מראים שפיצול החולייתנים התרחש מוקדם יותר - לפני כמיליארד שנה.

לפני כחצי מיליארד שנה התקיימו על-פני כדור הארץ רק אצות וחיידקים 
בתמונה: חיידקים כחוליים באגם St Margaret's, אדיננבורג - Rosser1954, Wikimedia commons 

השינוי האקלימי ״החביב״ על המדענים הוא עלייה בריכוז החמצן באטמוספרה, המאפשר הגדלה של גוף החי ומביא, כתוצאה מכך, לשונות גדולה יותר בעולם החי. אם אכן ההעשרה בחמצן היא שהביאה ל״התפרצות״ במספר המינים, יש למצוא עדויות לכך שעוד בתקופה זו היה ריכוז החמצן לפחות 10% מערכו כיום. 

את העדות להעשרה בחמצן בתקופה שבין חצי מיליארד למיליארד שנה מהיום מצאו כמה חוקרים. הם הראו שקצב ההצטברות של חומר אורגני בקרקע (״קבורה״) גדל באופן ניכר לקראת סוף התקופה. מנגנון זה של קבורת חומר אורגני ״מעשיר״ את האטמוספרה בחמצן, מכיוון שהחומר האורגני אינו מתפרק והחמצן אינו נצרך. למרבה הצער, אי אפשר להסיק מכך על ריכוז החמצן באטמוספרה בתקופה זו.

במאמר שפורסם בכתב העת Nature בשנה שעברה, מציגים שני חוקרים גישה אחרת לאומדן ריכוז החמצן באטמוספרה. שני החוקרים - דונלד קנפילד ואנדראס טסקה (Teske & Canfield) ניגשו אל הבעיה מזווית אחרת, המתבססת על חילוף־חומרים של חיידקים המחזרים זרחן. גם כאן השתמשו החוקרים בפרקציונציה איזוטופית של זרחן כתוצאה מתהליך של חיזור סולפיד באמצעות חיידק היוצר סולפט (מלח החומצה הגפרתית) המדולל באיזוטופ הכבד (S-34) ועל כן הוא קל יותר. אם אכן הרכב הסולפט במינרל הפיריט (FeS₂ - ברזל גפריתי בסלעים בני 540 מיליון שנה הוא תוצאה של פעילות בקטריאלית, הרי שהרכבו האיזוטופי של זרחן בסלעים אלו יהיה קל.

לחוקרים זומנה הפתעה בכך שההרכב האיזוטופי שנמדד היה קל עוד יותר, דבר שהעיד על כך שהתהליך החיידקי אינו מסביר במלואו את ההרכב האיזוטופי של זרחן בסלע.

במחקר ניסויי אחר הראה קנפילד שאפשר להסביר את ההרכב האיזוטופי של הזרחן בסלע בכמה מחזורים של חימצון סולפיד הקודמים לשקיעת הפיריט, וכך בכל מחזור חימצון נוסף, ההרכב האיזוטופי נעשה קל עוד יותר. מחזורי חימצון רבים התאפשרו בזכות פעולת החיזור של הסולפט באמצעות החיידקים. מכיוון שמחזורי חימצון רבים אפשריים רק אם ריכוז החמצן באטמוספרה עולה, הרי שיש בסלעים אלו עדות לכך שלפני 580 מיליון שנה ריכוז החמצן באטמוספרה היה 5% עד 18% מריכוזו כיום. 

במאמרם האחרון הראו שני החוקרים שפרקציונציה מוגברת זו אינה מופיעה בסלעים בני יותר ממיליארד שנה, ומכאן הסיקו שבתקופות לפני יותר ממיליארד שנה היה ריכוז החמצן באטמוספרה נמוך יותר. קשה להניח אצבע על הזמן המדויק שבו ריכוז החמצן באטמוספרה החל לגדול, אך ברור שהתייצבותו הסתיימה לפני כ־650 מיליון שנה, כאשר קצב הקבורה של הפחמן האורגני היה הגבוה ביותר.

אם אכן צודקים קנפילד וטסקה, הרי שאכן אומתה ההשערה שעל פיה העלייה בריכוז חמצן באטמוספרה היא הגורס שדרבן את ריבוי המינים.

פורסם ב"גליליאו" 22, מאי-יוני 1997