אחד ההישגים החשובים ביותר בתחום הביולוגיה של התא בשנים האחרונות הושג במהלך שנת 1996: השלמת קביעתו של רצף ה־DNA המלא של שמרי האפייה. שמרי האפייה (השם המדעי:Saccharomyces cereviciae) מוכרים לרובנו בעיקר מן המטבח, אולם הם משמשים כנושא למחקר באלפי מעבדות ברחבי העולם. השמרים הם פטרייה חד־תאית, המתרבה על ידי חלוקה. הסיבה שבגללה זכה יצור פשוט זה לכבוד כה רב נעוצה בכך שהוא נבחר להיות אחד מ״יצורי המודל״ המשמשים בחקר הביולוגיה של התא והגנטיקה.
 |
| שמרי אפייה במיקרוסקופ אלקטרונים Mogana Das Murtey and Patchamuthu Ramasamy, wikimedia commons |
תא השמר הוא בעל גרעין (תא איקריוטי), הדומה במבנהו לתאי בעלי החיים והצמחים ושונה מן התאים חסרי הגרעין המאפיינים חיידקים (פרוקריוטים). השמרים נחקרים אם־כן כ״יצור מודל״ לתא בעל הגרעין הפשוט ביותר. הם ניחנים בתכונות ההופכות אותם ל׳׳חיית מעבדה״ מעולה: קל לגדלם במעבדה ומחזור חייהם קצר; ניתן לשלוט באופן מדויק בהרכב מצעי המזון שעליהם הם גדלים; קל לערוך ניסויים מכוונים בגנים שלהם וקל יחסית לחקור ולהבין את תוצאות הביולוגיות של שינויים אלה.
בהיותם תאים פשוטים בעלי גרעין, צפוי היה למצוא נקודות דמיון בינם לבין תאים מפותחים יותר כמו תאי אדם. אחד הממצאים המדהימים שעלו מהמחקר הגנטי בשמרים היה עד כמה גדול דמיון זה. התברר כי רוב המנגנונים הביולוגיים הקיימים בשמרים נשמרו במהלך האבולוציה וקיימים גם בתאי אדם, ומידת דמיון זו גבוהה עד כדי כך שלעתים קרובות ניתן להחליף את הגן המצוי בשמרים בגן המקביל באדם, וזה פועל באופן תקין בתא השמרים. כך ניתן להפיק מן המחקר בשמרים מידע רב על תפקוד תאי האדם, כולל מידע על מחלות באדם. ואכן, ליותר ממחצית הגנים שנתגלו כמעורבים במחלות אנושיות יש גנים מקבילים בשמרים, בכללם גנים המעורבים במחלת הסרטן, שאת תפקודם לעתים קל יותר לברר בשמרים.
בשנים האחרונות נעשה מאמץ מרוכז לקבוע את הרצף הגנטי המלא של תא השמר. זהו פרויקט בעל היקף עצום, הוא נמשך חמש שנים והשתתפו בו כ־600 מדענים מאירופה, מאמריקה ומיפן. בתא השמר 16 כרומוזומים, המכילים בסך הכול כמות DNA שאורכה כ־12 מיליון ״אותיות״. פענוח רצף ה-DNA משמעותו קביעת הרצף המדויק של האותיות. נמצא כי לשמרים יש 5,885 גנים, מתוכם היו מוכרים כמה מאות בלבד לפני הפרויקט (לצורך ההשוואה: באדם מעריכים את מספר הגנים בכ־100,000). גנים אלה יוצרים את המערכת השלמה הדרושה לחייו של תא פשוט בעל גרעין. על־פי רצף הגנים ניתן להעריך מהו אופן התפקוד של כמחצית מהם. מניתוח זה עולה כי כ־14% מן הגנים אחראים למטבוליזם ולאגירת אנרגיה, 3% אחראים להכפלת ה־DNA ותיקונו, 20% ליצירת RNA וחלבונים והובלתם בתא, ו־4% אחראים ליצירת מבנים של התא.
אחת המטרות הראשונות במחקרים בשנים הקרובות תהיה להבין את תפקידם של אלפי הגנים החדשים אשר נתגלו; כיצד מאורגנים הגנים על־פני הכרומוזומים; אילו אלמנטים נוספים קיימים בכרומוזום ומהו תפקודם. השמרים הם היצור הראשון בעל הגרעין שבו נקבע הרצף הגנטי המלא, וההצלחה בו מחזקת את התחושה כי ניתן יהיה לעמוד בתאריך היעד לסיום פרויקט הגנום האנושי - שנת 2005.
פורסם ב"גליליאו" גיליון 20, ינואר 1997.
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה