פרס נובל למגלי החיידק הגורם לכיב - דינה צפרירי

יותר מאשר פרס לזוכים מהווה ההכרזה על הזכייה תעודת עניות לקהילת הגסטרואנטרולוגים בפרט ולממסד המדעי-הרפואי בכלל

ועדת פרס נובל החליטה להעניק את הפרס לפיזיולוגיה או לרפואה לשנת 2005 לשני מדענים אוסטרלים - רובין וורן (Warren), נולד ב-1937 וברי מרשל (Marshall), יליד 1951, שעבדו יחד בבית החולים המלכותי בפרת', אוסטרליה, על תגליתם שהגורם לכיב (אולקוס) ולדלקות קיבה הוא החיידק Helicobacter pylori. בין השאר ניתן הפרס על עמידתם של שני המדענים מול ההתעלמות ומול קיתונות הלעג להם זכו מהקהילה הרפואית עם פרסום תגליתם.

ואין המדובר בתגלית שנעשתה באמצע המאה התשע-עשרה, אלא בשלהי המאה העשרים; ב-12 ביוני 1979, מצא וורן, פתולוג שעבד בבית החולים, חיידקים בעלי צורה מפותלת שלא הכיר קודם, בביופסיה שנלקחה מהחלק התחתון של קיבה מודלקת. חיידק כזה תואר כבר מאה שנה קודם על ידי מדען פולני, ו' ז'אוורסקי (Jaworski) ונוכחותו אושרה ב-1893 על ידי פתולוג איטלקי בשם ג'יולו ביצוזרו (Bizzozero). הממצאים נחשבו לקוריוז או לזיהום ונזנחו, ממש כפי שהתייחסו לממצאיו של וורן, והתפישה שהקיבה סטרילית מאחר שמיקרואורגניזמים אינם מסוגלים להתקיים בסביבה חומצית כל כך, המשיכה להיות התפישה הרווחת (והרי בעת ההיא ידע כבר כל מיקרוביולוג שאין כמעט סביבה בה לא יכולים להתקיים חיידקים).

ב-1981 פנה וורן אל מרשל, מתמחה צעיר בגסטרואנטרולוגיה והציג בפניו את החיידק. בניגוד לרוב מדעני הממסד הרפואי, מרשל לא דחה על הסף את רעיונו של וורן שייתכן קשר בין הימצאות החיידק לבין המחלה. לדעת פול ת'אגרד (Thagard) - פילוסוף של המדע שחקר את התופעות הקשורות בהכנסת רעיונות מדעיים חדשים לקונסנזוס - מרשל עדיין לא היה מקובע בדוֹגמות הקיימות והיה פתוח לקבל רעיונות חדשים, בשל גילו הצעיר ובשל חוסר ניסיונו. כשהקהילה המדעית הפנתה את גבה לרעיון, לאחר שבדק יחד עם וורן דגימות שנלקחו מ-100 חולים בכיב קיבה ומצא בהן את החיידק, ניסה מרשל לגדל את החיידק בתנאי מעבדה, כדי להוכיח את היותו גורם המחלה, וזאת לפי העקרונות של רוברט קוך.

החיידק שזוהה הזכיר במקצת את חיידק ה-Campylobacter שגורם לדלקות במעי, ולכן כינוהו בתחילה Campylobacter pylori ("pylori", כלומר "שוערי", לאמור - החיבור השרירי בין הקיבה לתריסריון) , אולם בבחינה מדוקדקת יותר נמצאו הבדלים בין החיידקים, הן בצורה והן ברצף הנוקליאוטידים ב-DNA, והחיידק הוכרז כסוג חדש וכונה בשם Helicobacter. ניסיונות לגדל את החיידק המבודד במעבדה לא צלחו. המיקרוביולוג סטיוארד גודווין (Goodwin), עליו הטיל מרשל את המשימה לבודד ולגדל את החיידקים, ניסה לגדל 34 תרביות מהחיידקים שבודד אך באף אחד מהבקבוקים לא היתה צמיחה. זאת, עד שידו של המקרה השכיח בקבוק אחד באינקובטור - התרבית ה-35 - למשך חמשת ימי חופשת הפסחא, וכשחזר גודווין מהחופשה גילה גדילה של החיידקים בבקבוק שנשכח.

H. pylori - החיידקים הגורמים לכיב קיבה

בשלב זה היה על מרשל להוכיח שהחיידקים גורמים למחלה. ההדבקה בַּפתוגן (גורם המחלה) נעשית בדרך כלל בחיות בהן נוצרת מחלה המשמשת כמחלת מודל למחלה באדם, אולם במקרה זה התברר שלא נמצאה חיית ניסוי הרגישה ל-Helicobacter. מרשל החליט כמי שקדם לו, מקס פון פטנקופר (Pettenkofer) אך בהפוך על הפוך, להפוך לחיית מעבדה כדי להוכיח את נכונות ההשערה.

העקרונות (ה"פוסטולטים") של קוך

ב-1882 קבע רוברט קוך את העקרונות לאישוש גורם המחלה; לפיהם יש לבודד את החיידק מהאזור הנגוע, להדביק באמצעותו חיה בריאה, לגרום לה לחלות באותה מחלה ולבדוק שאכן נמצא בה גורם המחלה

ב-1984, לאחר שדגימות שנלקחו מקיבתו של מרשל באנדוסקופיה ונמצאו נקיות מחיידקי Helicobacter, גמע מרשל תרבית של חיידקי H. pylori ולאחר כשבוע החלו להופיע תסמינים של דלקת בקיבה. בדגימות שנלקחו מהאזורים המודלקים אובחנו חיידקי H. pylori, ביום ה-13 נטל את הקוקטייל שהכין כתרופה, אבל המחלה כנראה נרפאה ללא הטיפול כבר ביום ה-4 (כמות החיידקים לא הספיקה כנראה ליצירת כיב).

"הוכחה מדעית"

פטנקופר, שנולד ב-1818 בדרום גרמניה היה מתנגד חריף לתיאוריה של רוברט קוך ולטענה שמחלת הכולירה שגרמה למגפה בשנות החמישים של המאה התשע-עשרה נגרמה על ידי חיידקים. הוא פיתח תיאוריה שהתעמתה עם רעיונותיו של רוברט קוך. כאשר קיבל מקוך בקבוקון עם תרבית חיידקי Vibrio cholerae החליט להוכיח לקוך שהחיידקים תמימים לגמרי ושאינם גורמים כל נזק וגמע את תרבית החיידקים שהיתה בבקבוקון. הוא חלה בכולרה אך החלים. 

עם אבחון החיידק, נבדקה גם הרגישות שלו לסוגי אנטיביוטיקה שונים ומרשל וורן ניסו טיפולים בסדרה של תרופות כדי להוכיח שהשמדת החיידקים גורמת לריפוי הדלקת והכיב. הקוקטייל היעיל ביותר היה שילוב של האנטיביוטיקה טיניזדול (tinidazol) ושל התרופה שמעכבת את הפרשת החומצה בקיבה: ביסמות תת-ציטראט. התברר כי כשהאנטיביוטיקה ניתנה לבדה החיידקים פיתחו עמידות לאנטיביוטיקה, בעוד השילוב היה יעיל.

עד לאותה תקופה היתה הדעה הרווחת שהקיבה היא סטרילית והגורמים לכיב - שנגרם כתוצאה מהפרשת יתר של חומצה בקיבה - הם נפשיים וסביבתיים. כיב הקיבה הוגדר כמחלה פסיכו-סומטית והטיפול בה היה תרופות הרגעה ותרופות להורדת חומציות הקיבה. התרופות גרמו הקלה, אבל עם הפסקתן חזרו התסמינים במאה אחוזים של המקרים.

כך שהיה על החוקרים לשָרש שני רעיונות מקובעים ומחופרים היטב: האחד, גורם המחלה שהפך להיות ממשהו "מסתורי" שקשור לנפש - "רק" לחיידקים שגדלים במקום שאינם יכולים לגדול. והשני, שכרוך בתעשייה המגלגלת מיליארדי דולרים, תעשיית התרופות שנערכה לספק תרופות לאוכלוסייה ענקית של חולי כיב לאורך כל תקופת חייהם. היה מאוד קשה לקהילת החוקרים לתת לעובדות לקלקל להם את הסיפור.

הניסוי המקיף הבא שערכו החוקרים בין השנים 1985 ל-1987 היה ניסוי כפול סמיות שנערך ב-100 חולי כיב קיבה וכיב התריסריון, כשחלקם קיבלו כל אחת מהתרופות לבדה עם פלציבו וחלקם קיבלו את הקוקטייל. דגימות מהחולים נלקחו לפני ואחרי הניסוי, שהמעקב בו נמשך למעלה משנה, ונבדקו בדיקות היסטולוגיות ומיקרוביולוגיות. התברר ש-80% מהמטופלים שקיבלו את הקוקטייל נרפאו לגמרי ללא חזרה עם השמדה מוחלטת של אוכלוסיית החיידקים - אחוז גבוה לאין ערוך מאשר בשאר הקבוצות. מרשל מצא שביסמות, התרופה המעכבת את ייצור החומצה בקיבה, היא בעצמה בקטריוצידית והורגת חלק מאוכלוסיית החיידקים ולכן יש הקלה בתסמינים עם הטיפול בתרופה. אבל מאחר שאין חיסול מלא של אוכלוסיית החיידקים, המחלה חוזרת עם הפסקת נטילת התרופה.

וורן ומרשל, בעזרת עמיתיהם, פתרו גם את חידת אפשרות גדילתו של החיידק הליקובקטר פילורי בתנאים החומציים הקשים. ראשית, החיידק ממוקם מתחת לשכבת הריר העוטף את תאי האפיתל במערכת העיכול, שכבה המהווה הגנה מפני החומציות. שנית, החיידק מפריש כמות גדולה של האנזים אוראז שמפרק שתנן (אוראה) לפחמן דו חמצני ולאמוניה, המייצרת סביבה בסיסית מסביב לחיידק. עובדה זו ניצל מרשל כדי לפתח שיטה קלה, מהירה ולא חודרנית לאבחון החיידקים בקיבה. החולים בולעים כמות זעירה של אוראה המסומנת בפחמן רדיואקטיבי. אם החולים נושאים בקיבתם או בתריסריון שלהם H. pylori הרי שהשתנן יפורק והם נושפים פחמן דו-חמצני רדיואקטיבי. אם אין הם נושאים חיידקים השתנן אינו מפורק, כי אם מופרש בשתן. במאה אחוזים מהמקרים במבחני הניסוי היתה התאמה עם תוצאות הבדיקות האנדוסקופיות.

אולם, תם ולא נשלם. התברר שכחמישים אחוזים מהאוכלוסייה בעולם נושאים את החיידק H. pylori בקיבתם ורק בכ-15% מהנשאים מתפתח כיב קיבה או כיב תריסריון. כנראה שבכל זאת גורמים נוספים קשורים בהפיכת החיידקים מדיירים תמימים לאלימים ובכך בהפיכת הנשאים לחולים.

אך ללא כל עוררין, ובניגוד לכל מה שהיה מקובל, החיידק H. pylori הוא גורם ראשוני והכרחי ביצירת כיב קיבה. בכל המקרים של כיב התריסריון וב-80% ממקרי כיב הקיבה לא נוצרת מחלה ללא נוכחות החיידק. המקרים בהם נוצר כיב קיבה ללא נוכחות חיידקים הם כתוצאה מתופעת לוואי של תרופות הפוגעות באופן ישיר בדופן הקיבה וריפויים נותר כשהיה לפני גילוים של חתני הפרס: תרופות להקלה וניתוח לסילוק הכיב.

בכל מקרה, כיב הקיבה ודלקות קיבה אינן עוד מחלות כרוניות והרופאים אינם יכולים לתלות את ה"אשמה" באורח חייו של החולה. מבחינת החולים שנרפאים מתחלואי הקיבה אחת ולתמיד בעזרת הקוקטייל, מרשל וורן זכו בפרס נובל מזמן.

בהכרזה על הזכייה בנובל נרמזה, בלשון נקייה, הביקורת כנגד הממסד הרפואי בהתייחסות לדבקות ולנחישות שהציגו מרשל וורן לאורך כל הדרך ביכולתם לקרוא תיגר ולהיאבק נגד הדוֹגמות המקובעות, מושרשות ומחופרות עמוק.

פורסם ב"גליליאו" גיליון 87,  2005.

העוני: המחלה הקטלנית מכול - בן-עמי סלע

 

המדע והטכנולוגיה מתקדמים ללא הרף, ואולם ממדי העוני בעולם, בעיקר בקרב המדינות הלא מפותחות, אינם מצטמצמים. מתי יתעורר המערב ויגלה שנגעי העולם השלישי הם גם בעיותיו שלו? 

Mostafameraji, Wikimedia commons

הפתולוג הגרמני הגדול מהמאה ה-19, רודולף וירכוב (Virchow), שהניח את היסודות לפתולוגיה המודרנית, עסק רבות גם בתחום הנידח ברפואה מאז ומתמיד: הרפואה החברתית (Social Medicine). 

אחת ההתבטאויות של וירכוב ראויה להיות נלמדת בבתי-ספר לרפואה בגין עוצמתה ומוסריותה. וכך אמר רופא דגול זה: "ההתקדמות ברפואה יכולה בסופו של דבר להאריך את חיי האדם, אך השיפור של התנאים הסוציאליים יכול להשיג מטרה זו מהר יותר ובהצלחה גדולה יותר". ואכן, ניתוח של ממדי התחלואה העולמית מעלה את הנתונים החריפים הבאים: יותר ממיליון אנשים מתים מדי שנה בעולם ממלריה, כמעט שני מיליון מתים עדיין משחפת ויותר משלושה מיליון מתים מאיידס / HIV  כאשר חלקם המכריע של קורבנות מגיפות אלה מתרחש במדינות הבלתי מפותחות. בין הילדים והתינוקות, הנתונים קשים עוד יותר: מדי שנה, כארבעה מיליון תינוקות מתים בעולם מיד לאחר לידתם, 1.9 מיליוני ילדים מתים מדלקות דרכי הנשימה, ועוד 1.6 מיליוני ילדים רכים מתים ממחלות מעיים המתבטאות בשלשולים קשים.

רודולף וירכוב (1902-1821)

אין כל הפתעה בעובדה שעוני מרוד מכה בארצות העולם השלישי, בעוצמה שכמעט אינה נקלטת בסולם המושגים או הערכים של בני הארצות המפותחות. יותר ממיליארד אנשים בעולם מתקיימים מדולר אחד ליום או פחות, ל-1.1 מיליארד מאזרחי כדור הארץ אין כלל גישה למים זורמים, ו-2.6 מיליארדי אנשים, המהווים 43 אחוזים מכלל האנושות, חיים ללא תנאי סניטציה בסיסיים. יש כיום בעולם 854 מיליון אנשים (כ-14% מכלל תושביו) החיים באופן כרוני בתנאים של תת-תזונה. רובם מתגוררים באסיה, אך המצב חריף יותר באפריקה באזורי תת- הסהרה שהוא האזור היחיד בעולם בו רעב מכה בלמעלה מ-30% מבני המקום, ואחוז הרעבים בו נמצא בהתמדה בקו עלייה. מטבע הדברים, האזורים מוכי הרעב הם גם אלה החסרים טיפול והשגחה רפואיים, או פיקוח מרכזי של ממשל מסודר, דואג ואכפתי. 

הריטואל האכזרי שאלה מאיתנו היושבים כעת בחדרים ממוזגים ליד צגי מחשבים כבר הפנימו בלי להציג שאלות נוקבות, קבע שהבנים החורגים העניים של האנושות הם בדרך כלל הכפריים (rurals) יותר מאשר בני העיר (urbans), כאשר היחס בין הכפריים הרעבים בעולם השלישי לעירוניים הרעבים בו הוא 4 ל־1. ובאזורים מוכי הרעב, סבלם של הילדים הרכים גדול מזה של המבוגרים. מסתבר שבמצבים של קרב על עצם הקיום, חוקי ה"הברירה הטבעית" השוררים בדרך כלל בין בעלי-חיים, נוהגים בקרב אנשים תפוחי בטן מרעב: המבוגר הרעב ישביע את רעבונו לפני שישבע ילדו הרעב. אך מסתבר היום, שתהליך דמוגרפי חובק-עולם, בו העוני הכפרי מביא לנהירה של כפריים מוכי שדות שחונים ורעב לערים הגדולות ההופכות ל״ערי מקלט״, גורם להפיכת ערים אלה למרכזי מצוקה קשה.

כוח משימה מיוחד של מזכיר האו״ם קופי ענאן (UN Secretary Task Force), שהוקם להתמודד עם מצב העוני בעולם, הגדיר 313 נקודות גיאוגרפיות אנדמיות של רעב בעולמנו, והגדרה זו מבוססת על "לפחות 20% של ילדים מתחת לגיל 5 שנים שתזונתם לקויה מבין כלל הילדים באותו אזור גיאוגרפי". ענאן, המכיר מיד ראשונה (הוא בן גאנה, מן המדינות מוכות הרעב והתחלואה באפריקה) את סבלם של השחורים בתת היבשת המיוסרת של אפריקה, יזם באוקטובר 2002 את כוח המשימה למלחמה ברעב במסגרת "פרוייקט המילניום", שימליץ על דרכים להפחית את מספר האנשים הרעבים בעולם למחצית, עד שנת 2015. תוכנית יומרנית זו של האו״ם חובקת היבטים כלכליים־פוליטיים-מוסריים גלובאליים כבירים בהיקפם, ועל פי אחד העוסקים בה - "לעומתה, תוכנית מרשל להצלת הכלכלה האירופית לאחר מלחמת העולם השנייה, נראית כתרגיל סמינריוני״. 

מזכ"ל האו"ם קופי ענאן
US Mission in Geneva

אך אנו בפינתו הקטנה של התייחסות להיבטים הרפואיים של הרעב העולמי, חייבים להדגיש את הקשר הגורדי בין תת-תזונה ותנאי סניטציה לקויים לתחלואה קשה. גוף שתזונתו לקויה לאורך זמן נחלש לא רק מבחינת הכוח המתדלדל, אלא בעיקר מבחינת מערכת החיסון שלו. לדוגמה, 57% מכלל מקרי המוות ממלריה מיוחסים לתת-תזונה. אכן, אלה מן הנדבקים במלריה שתזונתם לקויה זמן רב, סיכוייהם למות גבוהים כמעט פי 2 מן הנדבקים האחרים, שכן התגובה החיסונית של גופם ירודה, וכן גופם התשוש לא עומד במשבר של שיא הקדחת.

כשמנסים להצביע על השפעה מיידית בין תנאי-מגורים תת־אנושיים לבין תחלואה קשה ומיידית, אין דוגמה נאותה יותר מזו של פרברי העוני (slums) של ריו, בירת ברזיל. יש בפרברים עלובים אלה עניין מיוחד - שהרי לא מדובר במדינת עוני אפריקאית ״כמתחייב״, אלא במדינת ענק שאינה בהכרח מזוהה בתודעה העולמית כמדינת עולם שלישי. ויש אף ניגוד משווע בין העושר, היופי, הצבע, המוזיקה המרנינה והבריאות השופעת של יפהפיות מקומיות המעכזות בחדווה רבה, בקרנבל המסורתי של ריו מדי שנה ב-18 בפברואר, לבין העוני המנוול אך קילומטרים ספורים מלב השמחה, בפרבר העלוב Nova Marilia. 

חודש פברואר הוא כזכור שיא הקיץ של חצי הכדור הדרומי, חם ולח בפרבר זה, והביוב זורם ברחובות בתעלות פתוחות. כשיורדים גשמי הקיץ, הביוב עולה על גדותיו, ותכולתו עושה דרכה דרך הכבישים הבלתי-סלולים אל דירות התושבים. כ-80% מהגברים בנובה מריליה הם מובטלים באופן תמידי. שלטונות הבריאות של ברזיל הגיעו למסקנה שכדי למנוע את התחלואה הקשה בפרברי העוני יש לטפל קודם לכול בעוני, בתזונה הלקויה, בחינוך, באיכות הסביבה ובאלימות. תוכנית זו תכלול 65 מיליון מתוך האוכלוסייה בברזיל העומדת כיום על 184 מיליוני תושבים. 

הסטטיסטיקות של תחלואה בברזיל מאז שנות ה-60 מצביעות בבירור על כך שה-favelas, אותם פרברי עוני בשפתם, שהחלו עולים על גדותיהם עם מיליוני כפריים שנדדו מכפריהם האומללים ל"עיר הגדולה", הפכו למוקד תחלואה עצום. נתונים אפידמיולוגיים מראים שתמותת התינוקות בפרבר העוני Alemao, אחד העלובים ביותר בריו, הגיעה לשיעור של 55 תינוקות מתים לכל 1,000 לידות-חי עד הגיעם לגיל חודש ימים. תמותה זו גבוהה פי 13 משיעורה בפרבר Lagoa, מהפרברים העשירים של ריו, שם נפטרים 4.3 תינוקות לכל 1,000 יילודים.

בתחום המטרופוליטאני של ריו יותר מ-1.2 מיליון אנשים חיים על פחות מ-1.5 דולר ליום, כאשר נמנעים מהם תנאי מינימום של שירותים קהילתיים, מערכת בריאות, חינוך ומקומות לנפוש בהם. בהתאם,  התחלואה בפרברי עוני אלה מסחררת במימדיה: תזונה לקויה, שלשולים בלתי פוסקים, דלקת ריאות, לפטוספירוזיס (מחלה זיהומית הנגרמת על ידי חיידקי לפטוספירה, המתקיימים בבעלי חיים בשדה וכן בחיות בית - אלה מפרישים את החיידק ובני האדם נדבקים כתוצאה מתנאים סניטריים ירודים ושתיית מים מזוהמים בחיידק), מחלות עור, נגיפי Rota, דלקת כבד ("צהבת") זיהומית, דלקות בדרכי העיכול, ובמבוגרים יתר-לחץ-דם, מחלות לב ושבץ. בברזיל, מספר החולים והנשאים של HIV מוערך כיום ב-600 אלף איש, רובם המכריע הם מתושבי ה-favelas, ובולט בהם מספרן של נשים צעירות, ביניהן רבות הנערות הנדבקות בנגיף בניסיון הנואש להרוויח מעט כסף לקיום באמצעות זנות.

אך מוות מצטייר כאכזרי במיוחד כאשר הוא מתרחש בתקופה המיידית שלאחר הלידה המוגדרת כ-neonatal או עד גיל 4 שבועות. מתוך 130 מיליון תינוקות הנולדים בעולם מדי שנה, מתים 4 מיליון יילודים ותינוקת בפרק זמן קצר זה של 4 שבועות, כאשר מספר דומה של יילודים נולדים ללא רוח חיים. כ-99% מכלל הפטירות בתקופה הנאו־נטלית מתרחשים במדינות עם רמת הכנסה נמוכה או בינונית, בעוד שבמדינות העשירות 1% מהתינוקות הנולדים לא זוכים לחיות מעבר לגיל 4 שבועות. המספרים המוחלטים הגבוהים ביותר של פטירת תינוקות כאלה נרשמים במדינות דרום-מרכז אסיה: בהודו נפטרים מדי שנה 1.1 מיליון תינוקות עד גיל 4 שבועות, בסין כ-420 אלף תינוקות, ובפקיסטאן כ-300 אלף. אך מבחינת אחוז התינוקות הנפטרים מכלל אלה הנולדים, כאן ה׳׳בכורה״ בדרך כלל היא של מדינות של תת-הסהרה האפריקנית: 5.3% מהתינוקות הנולדים בניגריה, 5.1% מהתינוקות האתיופיים ו-4.7% מאלה הנולדים בקונגו לא יוציאו את החודש הראשון לחייהם. אגב, המדינה בה אחוז התינוקות הנפטרים הוא הגבוה בעולם היא אפגניסטן עם 6% תמותת תינוקות, אך מדובר בנתונים של שנת 2000 כאשר מדינה זו היתה בעיצומו של משבר מדיני פנימי, מלחמות, הרס וחורבן הכולל הרס של בתי חולים ותשתית הרפואה הציבורית. לשם השוואה, בארה״ב אחוז התינוקות הנפטרים בחודש הראשון לחייהם ירד מ-6.0 ל-4.5 לכל 1000 לידות-חי (0.45%) במהלך העשור בין השנים 1990 ו-2001, אם כי אחוז זה כולל את התמותה בקרב תינוקות במגזר האפרו-אמריקני שהיא כפולה ועומדת על 8.9 פטירות לכל אלף לידות. ראוי להדגיש עד כמה אחוז הפטירות בקרב תינוקות רכים אמנם קשור בראש ובראשונה לרמת החיים ופחות למרכיבים גנטיים האופייניים לאותם אזורים גיאוגרפיים: לעומת נתוני התמותה הגבוהים במדינות האסייתיות שצוינו, ביפאן, בדרום קוריאה ובמלזיה - הנחשבות מדינות מפותחות באותה יבשת, שיעור התמותה של תינוקות מתוך כלל הילודה שם נמוך מ-5 פטירות לכל אלף לידות, בדומה למקובל בארה״ב.

הסיבות הגלובאליות העיקריות לתמותת תינוקות רכים הן לידת פגים טרם-עת (28%), דלקות קשות (26%) ותשניק (asphyxia) המהווה 23% מכלל הפטירות, כאשר צפדת (או טטנוס) מהווה גורם תמותה ב-7% מהמקרים. 

כל שעה נפטרים בעולם 450 תינוקות רכים מתחת לגיל חודש מסיבות שניתן היה למנוע. ביניהן שוב ״מככב״ עוני ותזונה לקויה הן של התינוקות ואף של אמהותיהם, שגורמת למשקל לידה ירוד, ומקשה על התפתחותם בגין הנקה בלתי מספקת, אך בעיקר כתוצאה ממפגעים של סניטציה לקויה וחסר טיפול רפואי נאות. אגב, 7% מהפטירות המוקדמות של תינוקות מתרחשות כתוצאה ממומים מולדים, ולעתים קרובות רצף של מספר אחאים באותה משפחה נפטרים באותן נסיבות בגיל המאוד רך בעיקר כתוצאה מסיבוכים מטבוליים קשים שמקורם בפגם אנזימי-גנטי מולד. וגם כאן יש להדגיש שחלק הארי של לידת תינוקות עם מומים גנטיים מתרחש באוכלוסיות "שבטיות" יותר, עם אחוז גבוה של נשואי בני-דודים מדרגה ראשונה, שהיא הגורם המכריע לפגמים גנטיים. ואף כאן מטבע הדברים מדובר באוכלוסיות חלשות, עם רמת השכלה נמוכה, מאפיינים מסורתיים או פרימיטיביים, בהם נישואים נכפים לעתים בשידוכים מאולצים בתוך המסגרת השבטית-חמולתית. למגינת הלב, לא נראית התעוררות של מערכות הבריאות בעולם לקדם את בעיית הפטירה המוקדמת של תינוקות, ולראיה - דווקא מגמת הפטירה במהלך השבוע הראשון מהלידה הלכה וגדלה: בשנת 1980 23% מכלל הפטירות הנאו-נטליות התרחשו בשבוע הראשון, ואילו בשנת 2000 עלה אחוז זה ל-28%. בארצות הלא-מפותחות, עם תזונה לקויה, ותנאי סניטציה גרועים סך התמותה של תינוקות מסיבות של דלקות (26%) טטנוס (7%) ושלשולים (3%), הוא פי 11 גבוה יותר מזה הגורם לפטירת תינוקות במדינות המפותחות. על פי הערכות, העוני וכל הכרוך בו, הוא האחראי הישיר ל-719 אלף פטירות בתינוקות בגיל הרך, מתוך 4 מיליון פטירות אלה בעולם כולו, כאשר סיבוכים בעת ההיריון או מאוד סמוך ללידה, מתרחשים באופן מכריע בהריונות שלא זכו להשגחה ראויה במהלכם, או במהלך הלידה בשל העדר של תנאים רפואיים הולמים.

התיאור של מצבם המחפיר של פרברי העוני של ריו, והתחלואה תולדת מצב זה, יכולים להתאים לעוד עשרות ערים מטרופוליטאניות ברחבי העולם. בשנת 2007, בפעם הראשונה בהיסטוריה האנושית יהיה רוב לאוכלוסיית העולם המתגוררת בערים. בהתאם לתחזית מעודכנת של האו"ם, בשנת 2030 תגדל האוכלוסייה העירונית של העולם בעוד 2 מיליארד אנשים, כאשר מצב זה יביא לשיאו תהליך עיור (urbanization) שהחל לפני כ-250 שנה. אך בעוד שבתחילת תהליך היסטורי-חברתי זה, העיור החל כחלק מהמהפכה התעשייתית של ארצות העולם המפותח, הוא נמשך במרץ באמריקה הלטינית, ואילו כיום הוא מתרחש בעיקר בחלקים העניים של אסיה ואפריקה. עד שנת 2030 יותר מ-90% מהגידול באוכלוסיית הערים בעולם יתרחש במדינות פחות מפותחות דווקא, שכבר היום זקוקות באופן דחוף ביותר לרפורמה במבנה הערים הגדולות שלהם העולות על גדותיהן עם אוכלוסייה ענייה וצפופה. כבר כיום כשליש מתוך 3 מיליארד תושבי הערים בעולם מתגוררים בפרברי עוני (slums), בבתים רעועים וצפופים, בתנאי סניטציה מחפירים. הנתונים על מגמות של תחלואות מגפתיות בעולם מצביעים על כך שכמעט מחצית מהאוכלוסייה העירונית באפריקה, אסיה ואמריקה הלטינית, לוקים במחלות מידבקות המועברות מזיהומי מים או בגין סניטציה לקויה. בעיקר נגרמות מחלות שלשול והדבקות בתולעי-מעיים, ההתעוררות המחודשת של שחפת, כמו גם העלייה התלולה במחלות חריפות מידבקות של מערכת הנשימה וכן דלקת קרום המוח (מנינגיטיס). אחוז הילדים הלוקים במחלות כחצבת, שעלת ודיפטריה המתפשטות מהר באזורים מיושבים בצפיפות, גבוה היום מתמיד. ניקוז לקוי של מקורות מים עומדים ומעופשים, מביא מדי פעם להתפרצויות מלריה, ויותר מאשר בעבר מתאפיינת התלקחות מלריה באזורי מצוקה עירוניים צפופים במדינות העולם השלישי.

אין כל אפשרות להקיף כאן את כל תחלואות ״הערים העניות״ של העולם. ואין כמובן לשכוח את העלייה התלולה בפציעות ותמותה מתאונות שהצפיפות ותנאי המגורים המחפירים גורמים להן, ולא נסתיר את המספרים העולים של פשיעות, ורציחות ומקרי אונס והתעללות לסוגיה שעוני וצפיפות וחינוך חסר מולידים. 

אך לא נוכל לחתום דברים אלה בלי התייחסות למחלה המסמלת אולי יותר מכל את ההתדרדרות האורבנית בעולם המודרני: איידס ונגיף HIV המחולל אותה. מחקרים על נשים הרות בערי הבירה של מדינות אפריקניות של תת-הסהרה, מעלים נתונים מקפיאי־דם: 12% של הנשים ההרות ברואנדה, 18% במלאווי, 22% בזמביה, 24% בדרום אפריקה, 33% בבוטסואנה ו-39% מהנשים ההרות בסואזילנד נושאות את נגיף HIV בדמן.

ברוב הערים הגדולות באסיה שיעורי HIV עולים בהתמדה, ונביא כדוגמה את הנתונים הקשים של בירת קמבודיה, פנום-פן. שנים רבות של מלחמת אזרחים הותירו אותותיהן בעיר זו המנסה להשתקם, ואף-על-פי-כן אחוז היצאניות נשאיות HIV עלה בה בין השנים 1992 ל-1996 מ-10% ל-42%. האחוז ירד הודות למאמץ הסברתי וצעדים נוספים ל-29% בשנת 2002: עדיין אחוז מצמרר. בדו"ח של האקדמיה האמריקנית למדעים שפורסם בניו-יורק בשנת 2003, מתייחסים לעלייה התלולה בתחלואה ב-HIV בערים הגדולות והצפופות של אמריקה הלטינית, כמדד המשמעותי ביותר למה שמוגדר כ"קטסטרופה האורבנית של עולמנו".

ההתעוררות של דעת הקהל, מודעות הציבור, והממסדים השלטוניים והרפואיים למצוקות של בריאות ברחבי העולם הייתה תמיד איטית ומהוססת. הכול זוכרים כמה שנים של פעולה נחרצת ירדו לטמיון כיוון שהנשיא רייגן התייחס בראשית שנות ה־80 לאיידס כאל מחלה מוקצה. כעת, בתחילת המאה ה-21 ניכרים ניצניה של גישה אחרת. מתחזקת התחושה במדינות המפותחות שיש להקצות משאבים מחקריים וכלכליים כבירים כדי להקל על המצוקה הכלכלית והרפואית של העולם ״האחר׳׳, החלש. בשנת 2003 הוציאו בעולם כולו 75 מיליארדי דולרים לתקצוב המחקר הרפואי, אך למרבה הפליאה משאבים כספיים עצומים אלה הביאו לביטוי את מה שמוגדר כ- "פער 10/90", דהיינו שרק 10% מכלל תקציבי המחקר הרפואי שימשו לפתרון בעיות בריאותיות בעולם הבלתי-מפותח שאוכלוסייתו מהווה 90% מאוכלוסיית העולם. יתרה מכך, מכיוון שרוב המחקרים במדינות עם מצוקה בריאותית קשה כהודו וסין מתפרסמים בכתבי עת מקומיים, חלקם כלל אינו מגיע לידיעת רופאים ומדענים בעולם המערבי. 

כעת, מתחילים להתעורר ניצני הגישה המפוכחת הקובעת שמצוקות רפואיות ומגפות שפוקדות את העולם השלישי מהוות איום אמיתי ומסכנים את בריאותם של אנשי המערב. העולם בימינו, שכבר הוגדר ככפר גלובאלי, אינו מוגן כבעבר ממגיפה שפוקדת מחוז נידח בסין. נגיפים, חיידקים, טפילים ומחוללי מחלות למיניהן מועברים מקצה העולם לקצהו במהלך שעות אחדות של טיסה. איידס החל את מסע ההרס שלו בג'ונגלים של מרכז אפריקה, ונגיפי מחלת כשל הנשימה החמור SARS, כמו גם שפעת העופות הקטלניות מקורם בסין-וייטנאם. מעט מאוחר התחוור לאנשי המערב השבע שהתייחסות נחושה לפתרון מצוקות העוני של מדינות המצוקה היא צו השעה. היו כבר בעבר התחלות אך לא כולן הסתייעו. בשנות ה־80 יזמה קרן רוקפלר הניו-יורקית את הפרויקט "בריאות טובה לקוסטה-ריקה, סין, קראלה (Kerala, בקצה הדרוס-מערבי של הודו) וסרי-לנקה", אך התוכנית לא צלחה. בינואר 2003 הכריז ביל גייטס, האיש העשיר בתבל, על הקצאת סכום עתק של 26 מיליארדי דולרים מקרן הנושאת את שמו ושם אשתו מלינדה תחת הסיסמה Grand Challenges in Global Health, כאשר סכום זה גדול מהתקציב השנתי של ארגון הבריאות העולמי (WHO). זו מחווה אצילית של מי שהחיים האירו לו פנים, והוא החליט להחזיר למי שלא שפר עליהם מזלם חלק מהונו, כדי להקל במעט על העוני שהוא כה קשה בפינות נידחות של עולמנו, וחשוב מכך כדי להפחית את ממדי התחלואה המייסרת.

פרופ׳ בן-עמי סלע הוא מנהל המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-השומר; החוג לביוכימיה קלינית, הפקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב. 

פורסם ב"גליליאו" 86, אוקטובר 2005

פריצת דרך בחקר החלבונים של קרומית התא - אורית סוליציאנו, אסתר טל, נטעלי נחמיה

 

לחלבוני הקרומית חשיבות רבה בהנדסת תרופות, ברפואת האדם ובהנדסה גנטית של צמחים

חוקרים מהאוניברסיטה העברית וממכון מקס פלנק בגרמניה הצליחו לפענח את מבנה החלבון NhaA שבקרומית התא. חלבוני הקרומית נמצאים בחזית המחקר הביולוגי המודרני ונודעת להם חשיבות רבה בהנדסת תרופות, ברפואת האדם ובהנדסה גנטית של צמחים. מאמר על מחקרם התפרסם באחרונה בכתב העת המדעי Nature.

המחקר נעשה בראשות פרופ׳ איתנה פדן (יחד עם ד״ר רימון אברהם) מהמכון למדעי החיים באוניברסיטה העברית בירושלים ופרופ׳ הרטמוט מיכל, חתן פרס נובל בכימיה לשנת 1988, ממכון מקס פלנק לביופיזיקה בפרנקפורט.

חלבונים דוגמת NhaA מצויים בקרומית של כל תא חי, מחיידקים ועד אדם. עד כה פוענח המבנה של פחות מחמישים חלבוני קרומית לעומת כשלושים אלף חלבונים מסיסים. "מיקומם של החלבונים בקרומית התא יוצר קושי עצום במחקר", מסבירה פרופ׳ איתנה פדן. "בניגוד לרוב החלבונים המסיסים במים, חלבוני הקרומית מסיסים רק בשומן או בנוכחות דטרגנטים".

החלבון הקרומי NhaA: המשפך הפנימי מודגש בקו מקווקו,

הכוכב מראה את מקום מעבר החומרים משני צדי קרום התא

קרומית התא היא צומת של תנועה דו-כיוונית סואנת דרכו עוברים ללא הרף אותות וחומרים אל התא ומחוצה לו. קרומית התא השומנית אינה חדירה בעצמה לרוב החומרים והאותות, לכן על הקשר בין התא וסביבתו אחראים במידה רבה חלבוני הקרומית.

יותר מ-60% מן התרופות בשוק מכוונות לחלבוני הקרומית. מאחר שהם חשופים בחלקם מחוץ לתא, יכולה התרופה להגיע אליהם מבלי להיכנס לתא; בניתוח לב פתוח, למשל, נוהגים לעכב את פעילותו של חלבון מסוג זה המצוי בתאי שריר הלב כדי להוריד את החומציות בתוך התאים; בחיידקי מעיים לרבות חיידק הכולרה, לחלבונים כאלה חלק ניכר בהתפשטות המחלה ואפילו במידת פגיעתה באדם; חלבונים דומים בצמחים ידועים כאחראים על עמידות למלח וכבר משתמשים בגנים המקודדים להם להנדסה גנטית של צמחים עמידים למלח.

במעבדתה של פרופ׳ פדן בודדו את הגן המקודד את החלבון NhaA בחיידקים והצליחו להפיק ממנו כמויות גדולות בצורתו הפעילה. הישג זה איפשר לפענח את המבנה של החלבון וכך לשפוך אור על דרך פעולתו. NhaA שומר על נפח התא ועל סביבתו הפנימית הקבועה מבחינת מלח (נתרן) וחומציות (מימן).

פענוח החלבון NhaA נעשה על גבישים תלת ממדיים של החלבון המפזרים קרני X. ההקרנה ובדיקת הפיזור של הקרניים נעשו במאיצי האלקטרונים האירופיים (בגרנובל ובציריך). "התגלה מבנה חדש ומופלא של חלבון קרומי שלא היה ידוע עד כה", מתארת פרופ׳ פדן. "במרכז החלבון נפתח משפך רחב אל תוך התא. המשפך הולך וצר ומסתיים באתר הקושר את המימן או הנתרן עמוק בתוך קרום התא. סמוך לאתר זה מצטלבות שתי שרשראות של החלבון במבנה ייחודי". החוקרים משערים כי מבנה ייחודי זה הוא הבסיס לפעולת החלבון. החלבון פועל כמו משאבה תוך ניצול אנרגיה המתקבלת מתהליכים המתרחשים בתא. את מבנה החלבון הם מדמים למנוע מולקולרי. "המנוע" קשור לאתר המצוי בפתח המשפך של החלבון, שכנראה מעביר אותות המופעלים משינויים בחומציות התוך תאית. בדרך זו פעילות החלבון מבוקרת בהתאם לצורכי התא מבחינת דרגת החומציות או הבסיסיות שלו.

פורסם ב"גליליאו" 85, ספטמבר 2005

פתרון על הנייר - מלכה ברקן

כיצד מתגברים על בעיית פסולת הנייר העולמית שמצטברת לכמויות עצומות?

נייר עלול להוות איום ממשי על איכות הסביבה. אמנם, הוא נעשה מעץ ומצמחים אחרים, דוגמת אורז, שיכולים להתפרק בטבע למרכיבים ששבים למחזור הפעילות הביוכימית בתאי הצמח, אבל בפועל, ללא לחות ובהיעדר תנאים נוספים, הנייר אינו מתפרק במשך עשרות שנים. כתוצאה מכך, מיליארדי טונות של נייר מצטברים באתרי פסולת ויוצרים בעיה סביבתית עולמית. פרופ׳ אדוארד (״אדי״) באייר מהמחלקה לכימיה ביולוגית במכון ויצמן למדע פיתח תהליך שעשוי, בעתיד, לפרוץ דרכים להתמודדות עם בעייה זו. התהליך מתואר במאמר שפורסם באחרונה בכתב העת Journal of Biological Chemistry.

צילום: H005, Wikimedia Commons

בשנת 1983 גילה פרופ׳ באייר, יחד עם פרופ׳ רפאל למד מאוניברסיטת תל-אביב, את הצלולוזום - מבנה מורכב המכיל מספר אנזימים, שהוא מעין מכונה מולקולרית אשר מפרקת את התאית (צלולוז), מרכיב מרכזי עץ, וכן בכותנה ובצמחים אחרים. בהמשך פיענחו המדענים את מבנה הצלולוזום ואת המרכיבים העיקריים שלו.

הצלולוזום הטבעי, שנמצא בעיקר במיקרואורגניזמים שונים, מתקשה בפירוק תאית הכלולה במוצרים מעשה ידי אדם, כגון נייר, אך פרופי באייר וחברי קבוצת המחקר שלו בונים כעת, בטכניקות של הנדסה גנטית, צלולוזומים ״על פי הזמנה״, המצטיינים ביעילות רבה יותר. בתהליך העיצוב מחדש של המכונה המולקולרית הזעירה, המדענים גורעים ומוסיפים לצלולוזום מרכיבים שונים, ולאחר מכן בוחנים את השפעת השינויים המבניים על יעילותו.

אחד מהצלולוזומים המהונדסים האלה הוא יעיל במיוחד הודות לעובדה שהוא מורכב מאנזימים הפועלים בשיטות משלימות. בתנאי מעבדה מצליח הצלולוזום המלאכותי הזה לפרק נייר גרוס - הכולל תאית בלתי-מסיסה המכילה שרשרות בנות כ-10,000 שיירים של סוכרים - לעיסה של דו-סוכרים מסיסים. תהליך זה, הנמשך יממה, מצביע על כיוון התפתחות מבטיח: להקטין את זיהום הסביבה ובעת ובעונה אחת להפיק חומרים חיוניים. עם זאת, פיתוח יישום תעשייתי של הצלולוזום המהונדס הזה מחייב מחקרים נוספים.

פורסם ב"גליליאו" 84, אוגוסט 2005

החיים במלח - מלכה ברקן

 

נחשף אחד הגורמים שמאפשרים למיקרואורגניזמים לחיות אפילו בים המלח

כיצד מצליחים יצורים חיים להתקיים בתנאי סביבה קשים ועוינים במיוחד?  צוות מדענים במכון וייצמן למדע חשף באחרונה אחד מהגורמים שמאפשרים לאצות מיקרוסקופיות (צמחים פרימיטיביים) לחיות בנוחיות אפילו בתנאי המליחות הקיצונית של ים המלח (שבמובן זה אינו מצדיק את כינויו הידוע - ״ים המוות״). ממצאי מחקר זה משליכים במפתיע גם על הנעשה בכליות של בעלי-חיים ובני-אדם.

מדעני המכון התמקדו בזיהוי ובהבנת השינויים במבני המולקולות של חומרים חיוניים בתא החי, במיוחד חלבונים, המאפשרים לחומרים אלה לפעול בתנאי מליחות קיצוניים. בשורת מחקרים שביצעו מדעני המכון בעבר, פוענח המבנה המרחבי של חלבונים אחדים שמקורם במיקרואורגניזמים שיכולים להתקיים אך ורק בריכוזי מלח גבוהים, כמו אלה השוררים בים המלח, יצורים הקרויים ״אוהבי מלח״. פיענוח מבני החלבונים של מיקרואורגניזמים אוהבי המלח איפשר למדענים להבין כיצד חלבונים אלה, לא זו בלבד שהם עמידים למלח, אלא שלמעשה הם נזקקים לו כדי לשמור על יציבותם ופעילותם.

השאלה המעניינת ביותר בתחום זה עולה מהתבוננות באורחות חייה של האצה דונליאלה סלינה (על האצה דונליאלה ראו במדור התזונה, גיליון 82), שאינה אוהבת מלח ואינה שונאת אותו. היא יכולה לחיות ולשגשג גם במי ים המלח, וגם במים כמעט מתוקים. אצה זו נחקרת במכון ויצמן למדע במשך שנים רבות. מחקרים אלה הובילו, בין היתר, לפיתוח שיטות לגידול מסחרי של הדונליאלה, לצורך הפקת הביתא־קרוטן המצוי בה, והמשמש כתוסף מזון טבעי (על ביתא-קרוטן בדונליאלה ראו: שושנה מוקדי ועמי בן-אמוץ, גליליאו 82). אבל כיצד מצליחה האצה המיקרוסקופית להסתגל לחיים בריכוזי מלח שונים, גבוהים ונמוכים כאחד? זה עדיין נותר בגדר תעלומה.

האצה דונליאלה (Dunaliella salina) 
צילום: Fleur de Sel sea salt. Ile de Re 2005,  Wikimedia Commons 

מפתח אחד לפתרון התעלומה נמצא באחרונה כאשר מדעני מכון ויצמן למדע, פרופ׳ עדה זמיר וד׳׳ר לקשמנן פרמקומר מהמחלקה לכימיה ביולוגית ופרופ׳ יואל זוסמן וד״ר הרי גרינבלט מהמחלקה לביולוגיה מבנית, חשפו את המבנה המרחבי של חלבון שנמצא בתאי הדונליאלה: האנזים אינהידרז פחמתי (קרבוניק אנהידרז). בניגוד לאנזימים דומים המצויים בבעלי־ חיי□ שונים ובבני-אדם, האינהידרז הפחמתי של הדונליאלה יוצא דופן ביכולתו לפעול ביעילות בריכוזי מלח גבוהים כבנמוכים. מבנהו של אנזים זה מגלה מאפיינים ייחודיים, שהבולט בהם הוא המטען החשמלי השלילי המכסה את פני מולקולת האנזים - אם כי בצפיפות פחותה מזו של המטענים השליליים שעל פני חלבונים ״אוהבי מלח״. לעומת זאת, אנזימים דומים, שמצויים בבעלי-חיים שאינם סובלניים למלח, מתאפיינים בפני שטח שערוכים כפסיפס של אזורים נייטרליים, חיוביים או שליליים.

במאמר שפורסם באחרונה בכתב העת המדעי ״רשומות האקדמיה האמריקאית הלאומית למדעים״ (PNAS), קובעים מדעני המכון כי תכונה זו - מטען שלילי אחיד אך חלש יחסית, היא המאפשרת לאנזים שמקורו בדונליאלה להתקיים ולפעול בטווח רחב של ריכוזי מלח, אבל מבלי לפתח תלות קיומית במלח. בהמשך הופתעו החוקרים לגלות שפני שטח הדומים במטענם החשמלי לזה של אנזים הדונליאלה מעניקים יכולת הסתגלות לתנאי מליחות משתנים גם לגירסה אחרת של אנהידרז פחמתי, המצוי בכליה של עכבר. כך הוביל מחקר שהחל באנזים שמצוי באצה בעלת תכונות נדירות, לתובנות חדשות על דרכי פעולת הכליה ועל ההתפתחות של העמידות למלח בכלל. התובנות שהושגו במחקר זה עשויות אולי להוביל לפיתוח תרופות חדשות, שיתאפיינו ביכולת הבחנה בין סוגים שונים של אנהידרז פחמתי לפי מידת סובלנותם למלח.

פורסם ב"גליליאו" 84, אוגוסט 2005

התועלת שבנגיף ה-HIV - מלכה ברקן

 

נגיף ה-HIV1 המשבש את תיפקוד מערכת החיסון, פותח דרך לטיפול במחלות אחרות

קבוצת מדענים ממכון ויצמן גילתה כיצד מקטע של מולקולת חלבון המוצגת על המעטפת החיצונית של נגיף ה- HIV מאפשר לנגיף לשבש את מערכת החיסון. המדענים אומרים שמקטע חלבוני זה, שיש לו השפעה הרסנית במחלה אחת, עשוי להוות, בעתיד, בסיס לטיפולים רפואיים מתקדמים במחלות אחרות ־ מחלות אוטואימוניות, כמו דלקת פרקים שגרונית. דוח המחקר פורסם לאחרונה בכתב-העת המדעי Journal of Clinical Investigation.

בשלבים הראשוניים של הדבקה בנגיף ה-HIV - הגורם לאיידס - המעטפת החלבונית של הנגיף מתאחה עם קרומיות תאי T של המערכת החיסונית, תאים שאמונים על הגנת הגוף מפני פולשים. לאחר מכן, הנגיף משלב את המטען הגנטי שלו (לאחר שהמיר אותו מ-RNA ל-DNA), במטען הגנטי של התא. בכך הוא, למעשה, משתלט על פעילותו של התא, ומאלץ אותו לייצר עוד נגיפים היוצאים לכבוש ולהדביק תאים נוספים. מדענים רבים סברו כי די בחדירת הנגיף לתאי T, ובשילוב המטען הגנטי שלו בזה של התא, כדי לפגוע ביכולתו של התא המותקף להזעיק לעזרה את המערכת החיסונית. אבל פרופ׳ יחיאל שי מהמחלקה לכימיה ביולוגית במכון ויצמן למדע, פרופ׳ ירון כהן מהמחלקה לאימונולוגיה במכון, ותלמידי המחקר פרנסיסקו קינטנה ודורון גרבר, חשבו שמשהו חסר בתיאור הזה. תחושה זו הובילה אותם למחקר שהסתיים בתגלית מפתיעה.

תאי T של המערכת החיסונית מזהים פולשים זרים באמצעות קולטנים מיוחדים המוצגים על קרומיותיהם. קולטנים אלה מגששים וממששים כל גורם שהתא פוגש בדרכו, ובמקרה שהקולטן מכיר מרכיב מסוים על פניו של הגורם הנבדק, ונקשר אליו, התא "מבין" שלפניו גורם זר, ופועל להשמדתו. כיצד, אם כן, מצליח נגיף ה-HIV לחמוק מקולטני הגישוש ולתקוף ולהדביק את תאי T עצמם? המדענים הניחו שהנגיף מצליח, בדרך כלשהי, לשתק חלק ממערכת הזיהוי של המערכת החיסונית.

נגיף ה-HIV
מקור - NIAID

צוות החוקרים התמקד במקטע חלבוני קצר (פפטיד) הקרוי FP, המהווה חלק מחלבון גדול יותר, חלבון המעטפת של נגיף ה-HIV, הקרוי gp41, שממלא תפקיד חשוב בתהליך חדירת הנגיף לתא המטרה. הפפטיד FP ממלא תפקיד חשוב בתהליך האיחוי של מעטפת הנגיף עם קרומית התא, שהוא השלב הראשון בחדירת הנגיף לתא. בתהליך האיחוי הפפטיד FP נחשף לפרק זמן קצר בלבד, אבל המדענים הניחו שבזמן קצר זה הוא מצליח להשפיע ולהחליש את התגובה החיסונית של התא המותקף. ואכן, במחקר משולב, התברר להם שבתהליך האיחוי הוא מתחבר למספר חלבונים המוצגים על קרומית התא וממלאים תפקידים חשובים בעירור התגובה החיסונית. התקשרות זו מעכבת ומחלישה את התגובה החיסונית, ומאפשרת לנגיף לחמוק אל תוך התא.

הדרך שבה הנגיף מצליח להחליש את התגובה החיסונית של תאי T העלתה רעיון חדש באשר לפיתוח דרכים חדשות להחלשת התגובה החיסונית של תאי T שתוקפים, בטעות, רקמות של הגוף, ובכך עלולים לגרום להתפתחות מחלות אוטואימוניות, כגון דלקת פרקים שגרונית. הטיפולים הקיימים למחלות אוטואימוניות מבוססים על החלשת תגובתם החיסונית של תאי T - בדיוק מה שנגיף ה-HIV מצליח לעשות ביעילות רבה כל כך, באמצעות הפפטיד FP. המדענים החליטו לנסות ולהשתמש בכלי הנגיפי, הפפטיד FP, ל"כיבוי" התגובה החיסונית הבלתי רצויה בחולדות חולות בדלקת פרקים אוטואימונית, וכן בתאי אדם בתרבית. התוצאה מן הניסוי שנערך בחולדות: בחולדות שקיבלו FP נצפתה ירידה משמעותית בנפיחות באיזור המפרקים ובתסמינים אחרים של המחלה.

פרופ׳ שי מניח כי השימוש בפפטיד FP, שמקורו בנגיף ה-HIV, אינו כרוך בסיכון לחולים מכיוון שככל הידוע. מקטע חלבוני זה אינו מסוגל להדביק תאים וגם לא להתרבות. שאלה זו תיבחן במחקרים עתידיים. פרופ׳ כהן אומר שבדרך זו נוכל, אולי, לפתח דרכים מתקדמות לכיוונון עדין של תגובת המערכת החיסונית.

פורסם ב"גליליאו" 84, אוגוסט 2005

לרמות את הבקטריה - אורית סוליציאנו, אסתר טל

 

שליטה בחיידקים באמצעות התערבות בתקשורת הבין חיידקית

חוקר צעיר מהאוניברסיטה העברית, עאדל ג'בור, פיתח שיטה לשליטה בפעילותם של חיידקים בלא אנטיביוטיקה דרך התערבות בתהליך התקשורת שלהם. על מחקרו זכה ג'בור בפרס קיי לפיתוחים חדשניים.

רוב המחלות הזיהומיות נגרמות בשל הצטברות רובד של חיידקים. במקרים רבים החיידקים נוטים להתקבץ בקהילות המכונות "ביופילם" ולהיצמד לרקמות חיות, לשתלים או לשיניים וכן למשטחים מלאכותיים דוגמת צנרת או מערכות מיזוג. 

ביופילם של חיידקי Staphylococcus aureus על קטטר
צילום במיקרוסקופ אלקטרונים: CDC/Janice Haney Carr

באחרונה גילו כי בתוך הביופילם מתקיימת רשת תקשורת בעזרתה מתקשרים החיידקים על פי עיקרון של רגישות סף. במערכת התקשורת הבין-חיידקית הזו משתתפות מולקולות המכילות את היסוד בּוֹרוֹן.

ג'בור, דוקטורנט בבית הספר לרוקחות ובבית הספר לרפואת שיניים באוניברסיטה העברית, הצליח לייצר תרכובות הדומות למולקולות התקשורת הטבעיות. כך ניתן להשפיע על התקשורת בין החיידקים, למנוע את פעילותם או להגביר אותה בעת הצורך.

לבקרה על תקשורת חיידקים יכולה להיות השפעה על המלחמה במחלות זיהומיות, והיא עשויה לחסוך שימוש באנטיביוטיקה. בדרך זו אפשר להשפיע על הפיזיולוגיה של החיידקים, על האלימות שלהם ועל חיותם. אפשר גם להשתמש בחומרים אלה כדי לעודד את המשך התפתחותם של החיידקים על מצע הביופילם, מה שיכול להועיל, למשל, בענף הביוטכנולוגיה, בחקלאות ובתעשיית המזון, שם משמשים חיידקים לביצוע התהליך או המוצר.

המחקר בוצע בהנחייתם של פרופ' מוריס סרבניק מבית הספר לרוקחות באוניברסיטה העברית ושל פרופ' דורון שטיינברג מבית הספר לרפואת שיניים באוניברסיטה העברית. עוד השתתף במחקר תלמיד המחקר משה ברונשטיין. חברת יישום למו"פ של האוניברסיטה העברית רשמה פטנט על הפיתוח.

אורית סוליציאנו, אסתר טל, מדוברות האוניברסיטה העברית

פורסם ב"גליליאו" 83, יולי 2005.

צמחים מהונדסים: סיכויים, סיכונים והחקיקה שביניהם - רבקה ברג ויעקב ברג

 

ברשומות קודמות עסקנו בנימוקים בעד ונגד השימוש בצמחים מהונדסים גנטית. לפניכם מאמר נרחב ומעודכן בנושא זה, הכולל גם סקירה על עמדות מדינות שונות בעולם ביחס לסוגיה זו. העמדה המקובלת כיום על מרבית המומחים היא שלמרות שעדיין אין לשלול מכול וכול סיכונים אפשריים של שימוש נרחב בצמחים מהונדסים, הרי שקרוב לוודאי שלא נובעת מהם, או ממזון שמקורו בהם, כל סכנה מיידית ומשמעותית. קצב התמורות בשטחי המזרע העולמיים מאפיל על כל הדיון

משחר התרבות החקלאית, מזה אלפי שנים, מתרבת האדם צמחים מבין צמחי הבר, במטרה לקבל זנים שאותם מגדלים החקלאים לרווחת האנושות. מגוון הגנים בכל מין-ביולוגי הוא הגורם שמגביל את אפשרויות הטיפוח הקלאסי. כשמופיעה מחלת צמחים חדשה התוקפת מספר מינים, מציאת צמח עמיד למחלה בין קרובי הבר של מין מסוים מאפשרת שילוב הגן שמקנה עמידות בזני התרבות על ידי הכלאות בין צמח הבר העמיד לבין זנים תרבותיים של אותו מין; אך בגלל המחסום הטבעי בפני הכלאה בין מינית, לא ניתן לנצל אותו צמח כמקור להקניית עמידות למינים אחרים הנתקפים על ידי אותו מזיק או גורם מחלה. יתרה מזאת, המהלך הקלאסי של הכלאת צמחים וטיפוחם כדי לשלב גנים חדשים בזנים חקלאים מתקדמים ממושך מאוד ומחייב מאמצים רבים. המכלוא הראשוני בין הזן התרבותי לבין מין הבר הקרוב אכן מכיל את הגן הדרוש אבל גם מכיל גם הרבה גנים הנושאים תכונות שליליות. במהלך ההכלאה גם נפסדות כמה מהתכונות החיוביות של זן התרבות. בטכניקה המקובלת נפטרים מהתכונות השליליות בסדרה ממושכת של הכלאות ומשיבים את התכונות הרצויות של זן התרבות. לעתים לא ניתן להשיב באופן מלא את התכונות הרצויות שעל שילובן בזני התרבות עמלו במשך שנים.

פיתוח טכנולוגיית הההנדסה הגנטית (GM) מאפשר להתגבר על שתי מגבלות: האחת, משך הזמן הדרוש להחדרת הגן הרצוי והשנייה - הפסד גנים רצויים מחד גיסא וכניסת גנים שליליים מאידך גיסא. טכנולוגיה זאת מאפשרת החדרת גן יחיד, שמקורו בכל אורגניזם שהוא, לצמח התרבות. וכך, מגוון המקורות מתוכם ניתן "לשאול" את הגן האחראי לתכונה אותה רוצים לשלב משתרע על כל עולם החי, ובנוסף ניתן לבנות גנים חדשים מלאכותיים שאינם קיימים בטבע (למשל, על ידי שינוי מכוון של גנים קיימים). ההנדסה הגנטית כוללת גם מגוון טכנולוגיות המאפשרות לשלב את הגן הרצוי "במכה אחת" - ושלא באמצעות הכלאה מינית - במין התרבות, מבלי לפגוע ביתר התכונות הרצויות, ובכך מתקצר ומתייעל תהליך הטיפוח.

טכנולוגיה זו המאפשרת ל"הנדס" את צמחי התרבות נושאת בחובה אפשרויות אדירות לשיפור איכות החיים, וכבר כיום יישומה מגביר במידה ניכרת את ייצור המזון. בהיות הטכנולוגיה בעלת עוצמה המבוססת על שבירת המחסומים הקיימים בטבע למניעת העברת גנים בין מינים שונים, יישומה מחוץ למעבדה מעורר פולמוס ציבורי חריף והתנגדות הנובעת בעיקר משני נימוקים:

א. תפישׂה דתית הרואה בהנדסה הגנטית התערבות במעשה הבריאה.

ב. חשש לסיכונים עתידיים, גם כאלה שלא מזוהים כעת, אשר עלולים להתגבר עם השימוש הנרחב בטכנולוגיה.

החששות מפני הסיכונים העתידיים מתייחסים הן להשפעת המוצר המהונדס על הצרכן והן להשפעתו על סביבת הצומח והחי. עד כה לא התממשו החששות בפני הסיכונים העתידיים.

היתרונות הנובעים מהצמחים המהונדסים מחד גיסא, והחששות בפני שימוש בהם מאידך גיסא, מחייבים חשיבה יצירתית ומעמיקה של ארגונים מתחום החקלאות, המדע, התעשייה, המשפט והצרכנים. גישה רב תחומית זו יוצרת רב שיח ממנו נגזרים נהלים וחקיקה. במאמר זה נסביר את עיקרי הטכנולוגיה, יתרונותיה, סיכונים אפשריים, טכנולוגיות שפותחו להתמודדות עם הסיכונים, ונסקור את המעמד החוקי של ייצור וגידול צמחים מהונדסים בארץ ובחלק ממדינות העולם.

הטכנולוגיות המקובלות ליצירת צמחים טרנסגניים

בכל האורגניזמים החיים, להוציא חלק מהנגיפים (וירוסים), כל גן המכתיב תכונה תורשתית מהווה מקטע מתוך מולקולות ה-DNA המהוות את כלל החומר התורשתי (גנום) של המין-הביולוגי. שינוי החומר התורשתי באמצעות הנדסה גנטית כולל שלושה שלבים:

1. זיהוי ובידוד גן (מקטע DNA) מאורגניזם כלשהו המבקר את התכונה אותה רוצים לשלב בצמח היעד. לחילופין ניתן לבנות במבחנה גן מלאכותי שיבקר תכונה רצויה של הצמח המהונדס.
2. פיתוח טכנולוגיה להשתלת הגן הזר בגנום של תא של צמח היעד.
3. פיתוח טכנולוגיה ליצירת צמח שלם ופורה מהתא אליו הוחדר הגן הזר.

שתי הטכנולוגיות הנפוצות ביותר להשתלת טרנסגן בתא הצמח:

א. השיטה "הביוליסטית" המשלבת טכנולוגיה פיזיקאלית וביולוגית. בשיטה זאת יוצרים כמות גדולה של עותקי הטרנסגן אותם מצפים על-גבי כדוריות זעירות של מתכת (זהב או טונגסטן). את הכדוריות המצופות בגן יורים באמצעות "אקדח גנים" אל רקמה צמחית. בחלק קטן מהתאים "המופצצים", חלק מהכדוריות חודרות לגרעין התא, המכיל את החומר התורשתי, והגן הזר משולב פיזית בתוך DNA התא.

ב. התמרה באמצעות חיידק אגרובקטריום מהונדס גנטית. באופן מקורי החיידק גורם למחלה בהרבה מיני צמחים ומהווה טפיל אשר במהלך האבולוציה פיתח מנגנון מתוחכם להעברת חלק מהגנים שלו אל גנום תאי הצמח, המשמש כ"פונדקאי" עליו ניזון החיידק. בשיטות ההנדסה הגנטית שינו את החיידק כך שהוא עדיין מסוגל להעביר מקטעי DNA לצמחים, אבל מבלי לגרום למחלה. הטרנסגן אותו מעוניינים להעביר לצמח היעד משולב בתוך מולקולת ה"נשא" של החיידק המהונדס. הדבקת רקמה צמחית בחיידק המהונדס מובילה להעברת מקטע ה-DNA המשולב בנשא אל תוך גנום הצמח (שימוש בחיידק זה מקובל ביותר בהנדסה גנטית של צמחים, בשעה שבבעלי חיים משתמשים בנשאים אחרים). בהמשך, התאים המותמרים עוברים ריבוי וברירה ומהתאים המותמרים נוצר צמח מהונדס. בטכניקת ההנדסה הגנטית חייב להתקיים שלב של יצירת צמח שלם במבחנה מהתאים הטרנסגנים. לאחר יצירת הצמח ניתן להרבותו בדרך מינית (על ידי זרעים), או באופן אל-מיני.

הציבור איננו חושש מעצם הטכנולוגיות להחדרת הטרנסגן; ואולם יש החוששים מהצמחים הטרנסגניים עצמם. גם ריבוי אל-מיני של הצמחים המותמרים אינו מהווה בעיה מאחר שהאמצעים המסורתיים לריבוי צמחים אינם מעוררים דאגה בלב הציבור. משחר החקלאות הִרבה האדם צמחים בדרך אל-מינית, כמו עצי פרי מייחורים, בננות מחוטרים, בצל, שום ותפוח-אדמה מבצלים ופקעות. לגבי צמחים, טכנולוגיה זו מקובלת כ"בטוחה", להבדיל מההתנגדות הנמרצת לשיבוט בעלי-חיים ובני אדם, התנגדות שגברה עם הצלחת השיבוט של הכבשה "דולי". בעניין השיבוט נעשה מאמץ חקיקתי במדינות רבות בעולם, כולל ישראל, שמטרתו לאסור התערבות גנטית ושיבוט בני אדם.

היעדים לפיתוח צמחים מהונדסים

טיפוח זנים חדשים הוא תהליך דינאמי ומתמשך שנועד להתאים את הגידולים החקלאיים הקיימים לצרכים ולתנאי סביבה משתנים ונמנו בתהליך הפיתוח כמה יעדים: מענה מהיר כנגד מחלות צמחים ומזיקים חדשים להם רגישים הזנים הקיימים, התאמה לשינויים סביבתיים, הגדלת היבול, שיפור הערך התזונתי, הקטנת השימוש בחומרי הדברה מזהמים, סיוע בסילוק פסולת רעילה (כמו שיירי חומרי נפץ ומתכות כבדות המהווים זיהום סביבתי חמור). יצירת מוצרים חדשים מהווה פרק בפני עצמו בהנדסת הצמחים הגנטית כגון, חומרי חיסון ותרופות אחרות למחלות התוקפות את האדם או את חיות המשק, מיני שמנים תעשייתיים המופקים כעת מבעלי-חיים בלבד (פולימרים פחמימניים בעלי תכונות מבוקשות בתעשייה, ותחליפי חומרים פלסטיים). גם בשיטות הטיפוח המסורתיות ניתן להשיג חלק מאותם יעדים, אלא שקצב הפיתוח בשיטות אלו לא יענה על דרישות השוק; לעומת זאת, חלק מאותם הפיתוחים אפשרי אך ורק באמצעות הנדסה הגנטית.

הסכנות בשימוש בצמחים טרנסגניים והפתרונות האפשריים

המודעות לסיכונים הסביבתיים וההתמודדות עם האתגר הבטיחותי מלווים את המדענים העוסקים בהנדסה גנטית כבר מראשית העיסוק בטכנולוגיה זו. אנשי המדע, בהכירם באחריות לבטיחות ניסוייהם ומתוך החשש לבריחת חומר שעלול לסכן את הסביבה, יזמו לראשונה את הדיון בנושא וביקשו לערוך בקרת ניסוייהם. הוצעו שני סוגי מיגון, שונים במהותם, כדרכים למניעת סיכונים אישיים וסביבתיים:

א. מיגון ביולוגי, המתבסס על שימוש במערכות מאכסן-נשא בעלות טווח פונדקאים מצומצם מאוד, או כושר הישרדות נמוך. כלומר, החיידקים שבהם נעשים הניסויים הם מזנים שלא יכולים להתקיים בטבע, אלא רק בתנאי מעבדה.

ב. מיגון פיזי ברמות בטיחות שונות של המעבדות ומתקני המחקר שבהם נעשים הניסויים בהנדסה הגנטית. המעבדות סווגו לקבוצות סיכון ולכל קבוצה נקבעו רמות המיגון הדרושות.

פיתוח זני צמחים מהונדסים טומן בחובו סכנות, אשר טרם התממשו, הכוללות:

א. העצמת העמידות של חיידקים לתרופות אנטיביוטיות.

ב. רעילות ואלרגניות של תוצרי הטרנסגן.

ג. פגיעה באקולוגיה בעקבות העברת טרנסגנים אל מיני בר קרובים, האצת יצירת עשבים רעים חדשים והגברת הסלקציה של מחלות צמחים אלימות.

כנגד הטיעון בדבר אפשרות בריחת טרנסגנים לעמידויות למחלות ומזיקים ממין התרבות אל מיני הבר הקרובים עומדת העובדה שבריחה כזאת עלולה לחול גם כאשר העמידות למחלת הצמח הושגה בשיטות טיפוח קלאסיות. פתרון אפשרי לסכנה שבהעברת גנים לעמידויות לצמחי בר באמצעות האבקה אפשרי על ידי השתלת טרנסגנים לעמידות למחלה בתוך הגנום של אברונים תוך תאיים - מחוץ לגרעין-התא - המכילים חומר תורשתי, DNA (כלורופלסטים או מיטוכונדריונים). בתהליך ההפריה אברונים אלה אינם מועברים בדרך כלל מגרגר האבקה לביצית המופרית ובכך מצטמצמת אפשרות הפצת טרנסגנים על ידי גרגרי אבקה הנישאים ברוח ועלולים להפרות מיני בר קרובים.

איומים נוספים אפשריים של הצמחים המהונדסים מתמצים בפגיעה בחרקים לא מזיקים ובחרקים מועילים, העברת גנים בין מינים שונים, איום גלובלי על אספקת המזון לאנושות (בגלל ריכוזיות המסחר בצמחים טרנסגניים בידי קונצרנים השולטים בכל שרשרת הייצור ואספקת הזרעים), ופגיעה בחופש ההחלטה של האדם. אנשים רבים מסרבים לאכול מזון המכיל מוצרי צמחים מהונדסים מסיבות של אמונה או אידיאולוגיה. הכללתם של תוצרים טרנסגניים במזון בלתי מסומן שוללת את חופש הבחירה של המתנגדים למוצרים אלה, דבר העשוי להתפרש כפגיעה בחירות יסודית.

התפשטות גידולים חקלאיים שמקורם בצמחים מהונדסים

ראשית פיתוח צמחים מהונדסים נעשה במסגרת אוניברסיטאות ומכוני מחקר. בתוך פרק זמן קצר למדו חברות מסחריות כי לתגלית המדעית פוטנציאל מסחרי, דבר שהאיץ את המחקר והמסחור במסגרת החברות הביוטכנולוגיות. השימוש המסחרי המשמעותי הראשון בצמחים מהונדסים נעשה בשנת 1996. בשנת 1999 כ-70% מכלל השטחים בעולם בהם גודלו צמחים מהונדסים היו בארצות הברית, ואחריה ארגנטינה 14% וקנדה 9%, ובאירופה 0.03% בלבד, ומרביתם בספרד. במהלך שנת 2000 חל תהליך מואץ של הגדלת שטחי הגידול של צמחים מהונדסים, במיוחד בארצות העולם השלישי.

משנת 1996 מסתמנת מגמה להגדלת שטחי הצמחים המהונדסים ומספר המדינות המאפשרות גידולם הולך וגדל. תחילה, מאז שנת 1995, העלייה בשטחים בהם גודלו בצמחים המהונדסים חלה בעיקר במדינות התעשייתיות, אולם במהלך השנים הבאות אומץ גידול הצמחים המהונדסים על ידי המדינות המתפתחות וכיום קצב התפשטות גידולם מהיר במדינות מתפתחות מאשר במדינות המתועשות.

גידולי הצמחים הטרנסגנים העיקריים הם: סויה, תירס, כותנה וקנולה (לפתית). שטחי הסויה גדלים בקצב מהיר משטחי שאר הגידולים. שני גורמים הביאו לגידול העיקרי בזריעת צמחים מהונדסים. האחד, עמידות צמח הסויה הטרנסגני לקוטל עשבים ("גליפוסאט" מתוצרת חברת "מונסנטו"; החברה מייצרת גם את הצמחים המהונדסים). השני, תירס טרנסגני המקנה עמידות בפני חרקים מזיקים. וכך החליפו הצמחים המהונדסים של הסויה והתירס את הזנים המסורתיים.

טבלה 1. התפלגות שטחי מזרע של הזנים הטרנסגנים העיקריים בשנת 2004 בין הגידולים וטכנולוגיות היעד (מיליוני דונם)

תכונה / גידול	סויה	תירס	כותנה	קנולה	סך הכל
עמידות לקוטלי עשבים	484	43	15	43	585
עמידות לחרקים		112	45		157
עמידות משולבת לקוטלי עשבים וחרקים		38	30		68
סך הכל	484	193	90	43	810

עם התפשטות גידולם של צמחים מהונדסים גברה דאגת הצרכנים. בתגובה לחששות הציבור הפיצה תעשיית הצמחים המהונדסים את הטכנולוגיה במדינות המתפתחות והציגה את המהלך כמלחמה ברעב, בתקווה כי הדבר ישפיע על דעת הקהל ויקטין את החשש מפני מזון "מהונדס". הגישה השיווקית של החברות התמקדה בחקלאים ובמגדלים, ולא בצרכנים שהיוו את ליבת התנגדות הציבור לצמחים טרנסגניים ומוצריהם, התנגדות שלעתים קרובות ניזונה מטיעונים שאינם מבוססים מדעית. בשעה שתשומת הלב הציבורית מוקדשת לדיונים בין מחייבי ההנדסה הגנטית בחקלאות לבין שולליה, הדיון הציבורי כלל אינו עוקב אחר השנויים בשטחי המזרע ונזון מנתונים מלפני כמה שנים.

משנה לשנה גדל מספר המדינות המאפשרות את גידולם של הצמחים המהונדסים. בשנת 2003 התוספו לרשימה 17 מדינות והשינוי בגישתן של מדינות בעולם לצמחים מהונדסים מביא לקצב גידול עולה של שטחי החקלאות המיועדים לצמחים מהונדסים.

היעדים החקלאיים למענם מופעלת ההנדסה הגנטית בשטחי המזרע עולמיים

בשנת 2004 התמקדו כאמור שטחי המזרע העיקריים של צמחי GM בסויה, תירס כותנה וקנולה. מטרות ההנדסה הגנטית נחלקו בין עמידות לקוטלי עשבים, עמידות לחרקים ועמידות משולבת לחרקים ולקוטלי עשבים. שיפור התנובה באיכותה וכמותה נראה כיעד חקלאי ראשון במעלה וצמחי GM רבים פותחו למטרה זאת אולם בשטחי המזרע העיקריים שולטים הצמחים שהוקנו להם תכונות אחרות.

העמידות כנגד החרקים הושגה על ידי החדרת הטרנסגן המייצר בצמח את הרעלן BT toxin, רעלן המיוצר על ידי החיידק Bacillus thuringiensis ופוגע באופן ייחודי במעי החרק ואינו פוגע בחולייתנים, ולכן ראוי לשימוש בהדברה ביולוגית. הגן החיידקי המקודד את יצירת הרעלן (BT toxin gene) שולב בצמחים מהונדסים גנטית. השימוש בצמח הטרנסגני מפחית מאוד את השימוש בחומרי הדברה כנגד זחלי חרקים מזיקים.

חקלאות בעולם וצמחים טרנסגניים, דו"ח ועדה מדעית בינלאומית

במהלך השנים נתמנו מספר רב של ועדות מדעיות במטרה להמליץ על קווי מדיניות לטיפול בצמחים מהונדסים בהיבטים השונים: הניסויים בעזרתם מפתחים את הצמח, הבעיות האקולוגיות העלולות להופיע, סכנת פגיעה באיכות הסביבה ובעיות בריאוּת הציבור.

ועדה רב-לאומית בחסות החברה המלכותית של לונדון, האקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית, האקדמיה למדעים של סין, האקדמיה הלאומית למדעים של הודו, האקדמיה הלאומית למדעים של מקסיקו והאקדמיה למדעים של העולם השלישי המליצה בשנת 2000 על הכרח לשלב אנשי מדע בקבלת החלטות גורליות בתחום הביוטכנולוגיה על-ידי חברות פרטיות, תאגידים וממשלות, שכן החלטות אלו עשויות להשפיע על האנושות והמקורות הטבעיים של הצמחייה במאה ה-21. המלצות הוועדה כוונו מחד גיסא כלפי מפתחי הצמחים המהונדסים ומאידך גיסא כלפי הפלוגתא הציבורית בעניין החדרת מוצרי מזון שהם תוצרי צמחים מהונדסים.

הוועדה המדעית הבינלאומית הגיעה למסקנה כי הכרחי לנקוט צעדים בכדי שהחקלאות תתאים עצמה לצרכים הגואים של אוכלוסיית העולם למזון, ללא הריסת הסביבה והמקורות הטבעיים. הומלץ כי ייעשה שימוש בטכנולוגית הנדסה גנטית של אורגניזמים להגדלת ייצור מזון באופן יעיל תוך מזעור השפעת החקלאות על הסביבה ומתן אפשרות לחקלאות זעירה להמשיך ולהתקיים.

הומלץ למקד את המחקר בפיתוח זני צמחים אשר: תפוקתם יציבה; יוצרים יתרון תזונתי לצרכן; השפעתם על הסביבה מזערית; משמשים מקור לתרופות וחיסוניים. כן הודגש הצורך בקביעת הוראות, נהלים ותהליכי בקרה כדי להבטיח כי יבולי צמחים מהונדסים שיפותחו לצרכים שאינם תזונתיים לא יתפזרו ויתערבבו עם מוצרי צמחי מזון רגילים.

הוועדות המליצו על הקמת מערכות לבקרת בריאות הציבור שתזהנה סכנות פוטנציאליות של השפעת הצמחים על הבריאות במדינות בהן מגדלים ומפתחים צמחים מהונדסים. כמו כן המליצו על זמינות המידע, כולל האמצעים הננקטים לצורך בקרת הספקת מוצרי מזון ובטיחותו, ומכאן נגזרת חובת סימון מזון שמקורו צמחים מהונדסים. הוועדות המליצו על תיאום הפעולות הננקטות לבדיקת פוטנציאל ההשפעה של טכנולוגיות של הנדסה גנטית על הסביבה.

הוראות ותקנות

לפי התקנות הקיימות ברוב מדינות העולם, המזון שמקורו בצמחים טרנסגניים אינו חייב בסימון, לא המזון העומד בקריטריון של "זהות עיקרית", ובמיוחד לא מזון מעובד. פירוש הדבר שלפחות 80% ממוצרי המזון המעובדים המכילים מרכיבים שמוצאם מצמחים טרנסגניים אינם חייבים בסימון, וההחלטה לסמנם נתונה בידי היצרנים והמשווקים. בצד מדינות בהן קיימות הוראות מחמירות בדבר הפיקוח על צמחים מהונדסים ומוצריהם, ישנן מדינות בהן הפיקוח מזערי.

להלן תוצגנה גישות ועמדות של מדינות שונות בעולם ובכללן מדינת ישראל.

רוב מדינות דרום מזרח אסיה אימצו רמות שונות של אמצעי בטיחות בטיפול בצמחים מהונדסים אולם אמצעים אלה מיושמים, אם בכלל, רק בשלבי הפיתוח המבוצעים במעבדה ובניסויי שדה מוקדמים.

באוסטרליה ובניו-זילנד קיים פיקוח מחמיר הנגזר מחקיקה ותקנות. הפיקוח מופעל החל משלב ייצור הצמח, בדרך גידולו וכלה בשיווק המוצר. מזון המכיל מרכיבים שמקורם בצמחים מהונדסים (אפילו בשיעור מזערי) חייב בסימון. במדינות אלו קיימים גופים המפקחים בהקפדה יתרה על סימון מוצרי מזון שמכילים תוצרי צמחים מהונדסים.

ביפן הבקרה של הנדסה גנטית וביו-טכנולוגיה משקפת מצב של ניגודים רבים. ממשלת יפן הקימה מסגרת מסודרת לבקרת הנושא הפועלת לפי הנחיות מפורטות, אולם המנגנון שהוקם לפיקוח ולבקרה גרם לעיכוב הפיתוח של מגזרים מסוימים בתעשייה הביו-טכנולוגית היפנית, ובמיוחד ביישומים החקלאיים. כתוצאה מכך פיגרה יפן ביחס לארצות אחרות באישור הרשאות לניסוי של מוצרים חקלאיים.

בהודו אין הוראות בדבר בטיחות ביולוגית הקשורה בהכנה, בגידול או בשימוש אחר בצמחים מהונדסים. אולם הרשות הממשלתית לביוטכנולוגיה יצרה מנגנונים שבאמצעותם ניתן לפקח על צמחים מהונדסים.

במצרים פורסם בשנת 1997 שהממשלה מתנגדת ליישום טכנולוגיות של הנדסה גנטית בצמחים והועלתה דרישה שבמוצרי מזון לא ייכללו מרכיבים שעברו שינויים טרנסגניים. מכיוון שמצרים מייבאת מוצרי מזון רבים מארצות הברית החלטה זו השפיעה על הסחר עמה. ועל-כן, לאחר משא ומתן שערך מספר חודשים, יושבה המחלוקת והותר יבוא מוצרים טרנסגניים למצרים. תהליכים דומים התרחשו במדינות נוספות, מה שמשקף את כוח הכלכלה במימוש מדיניות.

בשוויץ נאלצו יצרני השוקולד, בשנת 1997, להסיר מהמדפים 500 טון שוקולד ולהשמידו משום שהשוקולד הכיל מוצר שהופק מסויה שטופחה בשיטות ההנדסה הגנטית. האירוע גרם ליצרנים להעביר את תעשיית השוקולד מאירופה לארצות אחרות. בשנת 1998 נערך משאל עם ואזרחי שוויץ התבקשו להביע דעתם בעניין השימוש במוצרי צמחים מהונדסים וברוב המתקרב ל- 70% תמכו בהסרת החרם על מוצרים "מהונדסים". תוצאות משאל העם מבטאות את השפעת הכוחות הכלכליים על קביעת עמדת הציבור, גם במדינות בעלות כלכלה חזקה, ובהמשך על אופי החקיקה בנושא.

העמדה של מדינות דרום אמריקה מושפעת מאוד מההיבטים הכלכליים הכרוכים בגידול צמחים מהונדסים. לדוגמה, ארגנטינה היא המדינה העיקרית המגדלת צמחים מהונדסים, ובה ניתן להחדירם באופן פשוט וחוקי. בברזיל, בניגוד לארגנטינה, אסור לגדל צמחים מהונדסים, אולם בגלל התנובה הגבוהה של זנים טרנסגנים, מוברחים זרעי צמחים מהונדסים ומגדלים אותם בברזיל באופן בלתי חוקי. אם נתפס חקלאי שמפר את החוק שדותיו מושמדים.

ארצות הברית

בארצות הברית קיימת רשות לקביעת המדיניות ביחס לצמחים טרנסגניים (National Center for Food and Agricultural Policy), ארגון העוסק בקידום החקלאות, וקיימת מערכת בקרה ואכיפה של תקנות ונהלים על פיתוח וגידול צמחים מהונדסים הפועלת בשלוש רשויות:

א. FDA (רשות המזון והתרופות) - ה-FDA מאשר שימוש במוצרי מזון שמקורם בצמחים מהונדסים אם הרכב המוצר איננו שונה ממוצרים שמקורם מצמחים שהתקבלו בדרך מסורתית.

ב. USDA (משרד החקלאות של ארצות הברית) - בסמכותו לאשר לחברות זרעים ולחברות ביוטכנולוגיות לבצע ניסויי שדה. הפיקוח מופעל על תוצר הצמח המהונדס וגם על מקור הגֶן, כך שנמנע ייצור צמחים העלולים לשאת תכונות מזיקות.

ג. EPA (הסוכנות להגנת הסביבה) עוסקת באישור השימוש בגנים המבקרים יצירת רעלנים (למשל, כנגד חרקים מזיקים) וכן צמחים מהונדסים שמכילים רעלנים. על יצרן הצמח להוכיח כי אין בו סכנה לציבור ושלא עלול להיגרם נזק לסביבה.

קנדה

בשנת 2001 הגישה ועדת מומחים בתחום טכנולוגית מזון מסמך לממשלת קנדה שכותרתו: אמצעי זהירות, המלצות לבקרת ביוטכנולוגיה של מזון בקנדה. בגלל האפשרות המזערית של סכנות עתידיות המליצה הוועדה לנקוט אמצעי זהירות ביחס לייצור מזון המתקבל באמצעות שיטות ההנדסה הגנטית. מכיוון שקיימים גורמים לא ודאיים רבים המליצה הוועדה על מחקר מקיף על מנת לצמצם סכנות אפשריות ולחזק את ביטחון הציבור כי ננקטים אמצעים הולמים למניעת נזקים לאדם ולסביבתו. עמדה זו של הוועדה מוצאת את ביטויה בהוראות החוק הנוגעות לשימוש בצמחים מהונדסים ומוצריהם. בניגוד לגישה האירופית, זו הקנדית מתבססות על שני עקרונות:

1. ההוראות יתבססו על עקרונות מדעיים.

2. ההוראות נובעות מגישה המתבססת על הערכת המוצר עצמו (ולא לפי דרך קבלתו).

הגישה הקנדית מייצגת איזון בין הצורך לפתח צמחים מהונדסים לבין חשיבות שמירת בריאות האדם והסביבה האקולוגית.

המצב בשוק האירופאי המשותף

עם התפשטות השימוש בצמחים מהונדסים נקט השוק האירופאי המשותף גישה הססנית. מערכת הבקרה של השוק האירופאי המשותף נתפשׂה בעיני הציבור כבלתי אמינה ולא היתה מסוגלת להתמודד עם חששות הציבור ביחס לצמחים מהונדסים. דוגמה לגישה הבלתי יציבה של השוק האירופאי היא העמדה שננקטה ביחס למוצרי צמח הקנולה המהונדס-גנטית. למרות ההתנגדות הבסיסית למוצרים מהונדסים גנטית, הצרכנים האירופאים לא גילו נכונות לשלם את מחיר מוצרי הקנולה שמקורם בחקלאות המסורתית, וגם תעשיית המזון לא יכלה לעמוד בעלויות הנדרשות, ולכן עם הזמן גדל המרכיב של הקנולה המהונדסת במוצרי המזון.

לא כל החברות בשוק האירופאי המשותף מאמצות אותה עמדה ביחס לצמחים מהונדסים. לדוגמה, ספרד מאפשרת גידולים מסחריים של צמחים מהונדסים. הקשיים בגיבוש מדיניות אחידה הובילו לעמדה נוקשה הדורשת סימון ברור של מוצרי מזון המכילים מרכיבים שמקורם בצמחים מהונדסים. קובעי המדיניות היו נתונים ועדיין נתונים תחת לחץ מתמיד מצד גורמים המתנגדים להחדרת צמחים מהונדסים לגידולם באירופה או לשימוש בהם להזנת בעלי חיים ואדם. כל העמדות השונות הביאו למצב בו מדינות שונות החברות בשוק האירופאי קבעו חוקים, תקנות ונהלים שונים. יש הממצים זאת באִמרה: המדיניות האירופית כלפי מצורי הנדסה גנטית - קורבן של ביו-פוליטיקה. למרות המאבקים הפוליטיים, כוחות השוק הכלכליים עושים את שלהם ובמהלך השנים עמדות מחמירות הופכות פניהן למקילות, דבר המשתקף בחדירה הדרגתית של גידולים טרנסגניים או מוצריהם לשוק האירופאי המשותף.

ייתכן כי בעתיד כאשר מדינות כמו רוסיה ואוקראינה ישנו את עמדתן הנוכחית האוסרת על גידול צמחים מהונדסים, יהיה שינוי בעמדת מדינות נוספות ובהן מדינות השייכות לשוק האירופאי המשותף.

ישראל

בשנים האחרונות מגדלים בארץ במסגרות מחקר שונות צמחים מהונדסים שהוחדרו להם גנים במגוון רחב, וזאת למטרות חקלאיות ואחרות. במוסדות המחקר נערכים כיום בתחום ההנדסה הגנטית כמה עשרות מחקרים. הגנים המוחדרים לאורגניזמים בשיטות ההנדסה הגנטית מייצגים מגוון רחב של תכונות: עמידות למחלות, לחרקים, לקוטלי עשבים, ולעקות סביבה שונות (כמו יובש ומליחות); מרכיבי יבול, וייצור חומרים שונים. לאור ההתפתחות בתחום, מינה המדען הראשי של משרד החקלאות בסוף 1988 ועדה לקביעת קריטריונים ולפיקוח על ניסויים בצמחים מהונדסים. לפי ההמלצות שפורסמו על ידי הוועדה החליט המדען הראשי של משרד החקלאות למנות ועדת פיקוח ארעית לצמחים מהונדסים, שתפעל מכוח חוק הגנת הצומח. מנהל האגף להגנת הצומח במשרד החקלאות התמנה לעמוד בראש הוועדה. כמו כן הוקמו ועדות בטיחות של מוסדות המחקר החקלאיים הפועלות בתיאום עם הוועדה הראשית המרכזת את הטיפול בנושא. כל פיתוח בתחום ההנדסה הגנטית מחייב הגשת בקשה לוועדת הבטיחות המוסדית. כל חוקר המתעתד לבצע ניסויי הנדסה גנטית בצמחים או במיקרואורגניזמים הקשורים אליהם - ברמת המעבדה, החממה, השדה, או מי שמגיש תוכנית מחקר הכרוכה בניסויים כאלה, או מי שמבקש לייבא חומר צמחי שמקורו בצמחים מהונדסים, חייב לפנות לוועדת הבטיחות המוסדית ולהגיש בקשה לאישור אמצעי הכליאה (קרנטינה) וקביעת נוהלי הבטיחות שעליו לנקוט. אישורה של כל בקשה מטופל בראשונה על ידי ועדת הבטיחות המוסדית, המתבססת בהחלטתה על הנחיות ונהלים שנקבעו על ידי הוועדה הראשית. ניסויי שדה נבחנים, מאושרים ונמצאים בפיקוח על ידי הועדה הראשית לצמחים מהונדסים.

היבטים ציבוריים

ההחדרה והשימוש בצמחים מהונדסים מעוררים מספר סוגיות אשר הציבור והמחוקק נתנו דעתם עליהם כגון, שיבוט, זכויות קנייניות, היבטים נזקיים לצרכן, היבטים נזקיים לסביבה, סימון מזון וסימון זרעים. הדאגה ולחץ הציבור בעולם הוביל לניסוחה של אמנה בינלאומית אשר מטרתה לאזן בין הצורך להגן על הסביבה לבין מימוש האפשרויות הכלכליות שטכנולוגיה זו מאפשרת.

הגברת השימוש בצמחים מהונדסים מביאה לתלות החקלאים בחברות המספקות את חומר הריבוי הטרנסגני. לעתים קרובות נמכרים הזרעים תוך הסכמה חוזית שהחקלאי לא ישמור זרעים להמשך הריבוי אלא ירכוש אותם כל עונה מחדש מחברת הזרעים. מצב זה, הנוגד את המקובל בחקלאות המסורתית, תורם להגברת תלות החקלאים בספק הזרעים, ועלול להקטין את הכנסות החקלאי. חוזה הספקת הזרעים נכפה תחת הכסות של פגיעה במשאב אינטלקטואלי. כמה מחברות הזרעים שילבו טרנסגן הפוגע בחיוניות הזרעים וכך נמנע שימוש בזרעי הצמחים הטרנסגניים לצורך ריבוי על-ידי החקלאי. התלות של החקלאי בחברות הביו-טכנולוגיות גוברת, מאחר שרבות מהן פועלות כחלק מקונצרן השולט גם בחברות המייצרות ומשווקות חומרי הדברה אליהם עמידים הזנים הטרנסגנים; קונצרנים אלה שולטים גם בשיווק ובעיבוד התעשייתי של התוצרת החקלאית. בדרך זאת נעשו החקלאים, במיוחד בארצות הברית ובארגנטינה, תלויים בקונצרנים, מצב שהקטין את האוטונומיה של החקלאי, ומכאן עולה השאלה האם לגבי החקלאי הבודד קיים יתרון בגידול צמחים טרנסגנים.

בארצות הברית, בקנדה ובארגנטינה היו ציפיות גבוהות מהחדרת זני צמחים מהונדסים לשימוש חקלאי מסחרי. בארצות הברית הצפי להגדלת היבולים מהווה סיבה עיקרית לנכונות החקלאים לגדל צמחים מהונדסים, והחיסכון בהוצאות מהווה סיבה משנית. ואכן גידול תירס טרנסגני עמיד לחרקים הגדיל את היבולים באופן משמעותי. גידול סויה עמידה לקוטל עשבים איפשר חיסכון בהוצאות הדברת העשבים הרעים, אבל יבול צמחי הסויה המהונדסים נמוך במעט מיבול צמחי הסויה הרגילים. במקרה זה החקלאים מעדיפים את נוחות הגידול והחיסכון בהוצאות להדברת עשבים על פני הירידה הקטנה ביבול.

מגמת המסחר של חברות הביוטכנולוגיה, ותלות החקלאים בהן, גרמו לצרכנים לחששות ולדאגה מפני החדרת מוצרי מזון בעלי פוטנציאל להזיק לסביבה. בתחילה לא נקטו הממשלות עמדה ביקורתית כלפי החברות, אך במהלך השנים, בעקבות הלחץ הציבורי, השתנתה עמדת מערכות השלטון, וזאת בעיקר בעקבות פעילותם של ארגונים שונים המתנגדים להחדרת צמחים מהונדסים. מובן שלעמדת הציבור יש השפעה על הערכות החברות המסחריות, הן ברמת הייצור של צמחים מהונדסים והן בדרכי התעמולה והעברת המידע לציבור כחלק מהמאבק על דעתם וכיסם של הצרכנים.

מה קורה בשטחי המזרע?

ספק אם היתה התפתחות טכנולוגית כה נמרצת בתולדות האנושות (לבד מפיתוח הנשק הגרעיני בשנות ה-40 וה-50) דוגמת התפתחות שטחי המזרע של הצמחים המהונדסים משנת 1996 ועד היום. לפי עליית קצב גידול שטחי המזרע בשנים האחרונות מהווים צמחי GM כ-7% מהשטחים החקלאיים בתבל. בעליית קצב זאת עתידים שטחי מזרע GM לכסות בסוף העשור הנוכחי שני מיליארד דונם, מחציתם בארצות מפותחות ומחצית במתפתחות, ויתכן שבסוף העשור הבא ישתנה לחלוטין היחס בין הצמחים הרגילים לצמחי GM. ברור לכל שבקצב עלייה כה מהיר לא ניתן להציב תחזית של ממש. ולכן הדיון המשפטי והאקדמי בנושא צמחי GM יצטרך לעבור הערכה מחדש עם ההתקדמות המדעית והשנויים בשוקי העולם. ואולי כל הדיון הנוכחי הוא בבחינת סגירת שערי האורוות כאשר כל הסוסים מזמן ברחו ונותר רק חמור מסכן שלא הצליח לדלג מעל המשוכה...

הדיונים על הסיכונים והיתרונות של השימוש בצמחים מהונדסים משקפים קשת דעות הנעה בין תומכים נלהבים, עבור למצדדים תוך הטלת פיקוח ומגבלות וכלה בבעלי עמדה קיצונית השוללת את השימוש מכול וכול. הבעיה המרכזית של חלק ממייצגי העמדות המנוגדות היא התעלמות מהידע הקיים, כך שבהרבה מקרים העמדות אינן מתבססות על ממצאים בדוקים, אלא משקפות אמונה או רגש. חמור מכך, פורסמו מחקרים מדעיים, לכאורה, שהצביעו על התפשטות לא מבוקרת של טרנסגנים לסביבה, אך בהמשך הסתבר שהדיווחים שזרעו בהלה בציבור הם חסרי ביסוס מדעי.

עם זאת, מסקירת הספרות המדעית הדנה בסיכונים וביתרונות של צמחים מהונדסים ומוצריהם לא ניתן, בשלב זה, לשלול באופן מוחלט סיכונים אפשריים של שימוש נרחב בהם. הדבר נובע ממורכבות המערכות האקולוגיות המעמידות אתגר מסובך כיצד להעריך את ההשפעות ארוכות הטווח של הצמחים המהונדסים.

העובדה, שלמרות השטחים הגדולים של צמחים מהונדסים שגודלו, לא התגלתה עד כה השפעה שלילית על איכות הסביבה מעידה כי אין סכנה מידית ומשמעותית הנובעת מהצמחים או ממוצרי מזון שמקורם בצמחים אלה. ההשקפה הרווחת כיום בין המדענים היא שבטיחותם של מוצרי המזון מצמחים מהונדסים והצמחים עצמם דומה לצמחים שהתקבלו באמצעות טיפוח מסורתי, ואין עוררין כי צמחים מהונדסים עשויים לתרום לפתרון בעיית הרעב בעולם.

למרות שעד היום אין מקרים של מימוש הסכנות המשוערות הכרוכות בפיתוח צמחים טרנסגניים, רוב מדינות העולם הכירו בצורך לקבוע הוראות חוק לפיקוח על הטיפוח, הגידול, והשיווק של צמחים וזרעים טרנסגנים וכן על יצור מזון מהונדס גנטית. מטרת התקנות והנהלים לאפשר שימוש בטכנולוגיות של הנדסה גנטית לקידום החקלאות תוך הקפדה על שמירת בריאות האדם, ומניעת סכנות לסביבה או לשונות הגנטית הטבעית.

מילון מונחים

• גֶן - מקטע DNA המכיל מידע בדבר תכונה תורשתית מסוימת, בדרך כלל- מידע לייצור חלבון מסוים.
• גֶנום- סך כל החומר התורשתי האופייני למין-הביולוגי, ברוב המינים-הביולוגים בנוי מיחידות של DNA.
• הנדסה גנטית - מגוון טכנולוגיות מולקולריות המאפשרות להעביר גן שמקורו יכול להיות מכל מין-ביולוגי שהוא, או שיוצר במבחנה, אל מין אחר, ובכך לשנות באופן קבוע את תכונותיו התורשתיות של המין המהונדס.
• טרנסגן - גן זר המשולב לגנום של אורגניזם (יצור) באמצעות שיטות של הנדסה גנטית.
• צמח טרנסגני (צמח מהונדס) - צמח שאל הגנום שלו צורף חומר תורשתי זר (טרנסגן) באמצעות שיטות של הנדסה גנטית.
• Genetically Modified, GM - שינוי גנטי של יצורים באמצעות שיטות של הנדסה גנטית.
• קנולה - שם מסחרי לצמח הלפתית (rapeseed) ממשפחת המצליבים, אשר טופח לפני שנים בשיטות טיפוח מקובלות, לייצור שמן מאכל. השמן מהצמח שלא טופח אינו ראוי למאכל.
• מיטוכונדריון - אברון ייצור ATP.
• כלורופלסט - אברון הטמעת הפחמן הדו-חמצני בצמחים.

לקריאה נוספת

• גפני י. צמחים מהונדסים. גלילאו 1995; 13 עמ' 21-16.
• הירשברג י, מעוז א, מי מפחד מצמחים מהונדסים? גלילאו 1999; 34 עמ' 41-35.
• חוק זכויות מטפחים של זני צמחים, התשל"ג - 1973, מדינת ישראל ספר החוקים.
• חוק איסור התערבות גנטית (שיבוט אדם ושינוי גנטי בתאי רביה), התשנ"ט- 1999, מדינת ישראל ספר החוקים.

• Estruch JJ, Carozzi NB, Desai N, Duck NB, Warren GW, Koziel MG. Transgenic plants: an emerging approach to pest control Nat Biotechnol, 1997;15:137-41.
• Richter LJ, Thanavala Y, Arntzen CJ, Mason HS Production of hepatitis B surface antigen in transgenic plants for oral immunization. Nat Biotechnol 2000;18:1167-1177.
• Larrick JW, Yu L, Chen J, Jaiswal S, Wycoff K. Production of antibodies in transgenic plants. Res Immunol 1998;15:603-8.
• Giddings G, Allison G, Brooks D, Carter A. Transgenic plants as factories for biopharmaceuticals. Nat Biotechnol 2000;18:1151-5.
• Transgenic plants and the world of agriculture, Report. National Academy Press, Washington DC. 2000.
• Freckleton RP, Stephens PA, Sutherland WJ,Watkinson AR. Amelioration of biodiversity impacts of genetically modified crops: predicting transient versus long-term effects. Proc R Soc Lond B 2004;271:325-31.
• Onyango B, Nayga RMJr, Schilling B. Role of product benefits and potential risks in consumer acceptance of genetically modified foods. AgBioForum 2004;7:202-1.
• Ghalford N. Prospects for genetically modified crops. Ann Appl Biol 2004;145:17-24.

ד"ר רבקה ברג, חוקרת בכירה, המחלקה לגנטיקה, המכון לגידולי שדה וגן, מכון וולקני, מנהל המחקר החקלאי.

פרופ' יעקב ברג, פרופסור חבר, עמית בפקולטה למדעי החקלאות, המזון ואיכות הסביבה, המכון לביוכימיה, מדעי המזון והתזונה, בית הספר למדעי המזון, האוניברסיטה העברית, והחוג לקרימינולוגיה המכללה האקדמית אשקלון.

פורסם ב"גליליאו" גיליון 83, יולי 2005.

הביצה והתרנגולת של החיים - אבי בליזובסקי

 

מדענים מחפשים את התא המינימלי המספיק לתפקוד כתא חי עצמאי. מכל מקום, השאלה הבסיסית ביותר – כיצד נוצרו החיים מלכתחילה, נשארה אחת השאלות הפתוחות במדע. החיים כתוכנה

הם נמצאים בתוכנו, והם ממלאים את כדור הארץ סביבנו בכל פינה אפשרית, מחיידקים ועד לפילים, מאצות ועד עצי סקויה. החיים. אבל מרבית העוסקים בתחום המדעי המכונה “מדעי החיים” בודקים היבט זה או אחר של החיים ומקבלים את החיים עצמם כנתון. לעתים מדובר בחיפוש ברמה הבסיסית של מנגנון זה או אחר הפועל בתוך התא החי, כמו האוביקוויטין המפקח על פירוק חלבונים שאין בהם צורך, כפי שגילו חתני פרס נובל בכימיה השנה – הפרופסורים אברהם הרשקו ואהרן צ'חנובר מהטכניון וארווינג רוז מארצות הברית. יש המחפשים תפקודו של גן זה או אחר, ויש גם חובבי בעלי חיים המתחקים אחר התנהגותם.

Jenny Mottar

אבל השאלה הבסיסית ביותר – כיצד נוצרו החיים מלכתחילה, נשארה אחת השאלות הפתוחות במדע. אנו יודעים, או לפחות יש לנו תיאוריות שעמדו במבחנים עד כה, כיצד נוצר היקום ומה היה בשניותיו הראשונות וגם איך התפתחו החיים לאחר שנוצרו, אבל באמצע יש חור שחור עצום בידע, שממתין למילויו.

החיים הם אוסף של תהליכים, של בנייה ושל התפצלות מולקולות ושל שינוים גנטיים בלתי פוסקים. תכונות החיים הבסיסיות הן: רבייה תוך תורשה, התפתחות וחילוף חומרים. תהליכים אלה מחייבים משאבי חומר ואנרגיה חיצוניים; כלומר – החיים כרוכים בניצול של אנרגיה ושל חומר מן הסביבה והפיכתם לתצורת היצור החי (האורגניזם) עצמו. תהליך זה של הפיכת החומר החיצוני לחומר חי הוא המטבוליזם – חילוף החומרים.

ארבעה יסודות כימיים בעיקר, מתוך כ-85 היסודות היציבים הקיימים בטבע, משרתים את החיים: מימן, פחמן, חנקן וחמצן. ארבעה אלה, יחד עם יסודות אחרים, שנמצאים בגוף בכמויות קטנות יותר, כגון: זרחן, גופרית וברזל, הם המרכיבים בצירופים רבים ושונים את החומרים החיים.

התכונות המיוחדות של היסוד פחמן הן העושות אותו ייחודי לחיים, לפחות כפי שאנו מכירים אותם. התכונה העושה אותו חשוב במיוחד היא יכולתו ליצור שרשרות ארוכות, המורכבות ממיליוני אטומים. יכולת זו נובעת מכך שלאטום של פחמן יש ארבעה קשרים, וביכולתו ליצור מולקולות מורכבות. המרכיב החשוב השני הוא מים (H2O) – מולקולה בת שני אטומי מימן ואטום חמצן אחד. המים חיוניים לתגובות החיים היסודיות – חלק ניכר מן התהליכים הכימיים בגופם של בעלי-החיים מתרחש בתמיסה מימית.

חלבונים וחומצות גרעין

שני סוגים של מולקולות הם האחראים להתפתחות ולהתרבות של בעלי-החיים ושל הצמחים: חלבונים וחומצות גרעין. שני סוגים אלה של מולקולות הם פולימרים, כלומר – מולקולות הבנויות כשרשרות ארוכות, המורכבות ממונומרים, שהן יחידות קטנות ופשוטות יחסית. תכונות הפולימרים נקבעות על-ידי הסדר המסוים של המונומרים.

החלבונים אחראים למבנה התא החי ולמרבית פעולותיו, והם מורכבים ממספר קטן של מונומרים, שנקראים חומצות אמינו. רק כעשרים חומצות כאלו, בצירופים שונים, הן אבני הבניין של המספר העצום של החלבונים המרכיבים את החומר החי על פני כדור-הארץ. בכל גרעין של כל תא, הן אצל בעלי-החיים והן אצל צמחים וחיידקים, קיימות מולקולות ארוכות מאוד הבנויות כסליל כפול: חומצת הגרעין DNA (DeoxyriboNucleic Acid=DNA).

נוסף על כך נמצא גם חומצת גרעין מסוג RNA (חומצה ריבּוֹנוּקלֵאית); יוצאים מכלל זה הם הנגיפים (וירוסים), שלהם רק סוג אחד של חומצת גרעין, DNA או RNA. מולקולות אלה מהוות מעין ספר, הכתוב בא”ב בן ארבע אותיות, כלומר – ארבע יחידות בסיסיות, המורכבות כשרשרת ארוכה. מספרן וסדרן הם הקובעים אם היצור יהיה חיידק, צפרדע, דג, קוף או אדם… במילים אחרות, הם התוכנה.

הכל ביחד, וכל אחת לחוד

אבל כל המולקולות הללו יחד, וגם כל אחת בנפרד, עדיין אינן בגדר חיים. משהו היה צריך “להפיח בהן רוח חיים”. כמו כן, קיימת גם הבעיה הבסיסית שבתאים חיים בני ימינו דרוש RNA כדי להכתיב את סדר חומצות האמינו בשרשרת החלבון, אך אי אפשר לבנות RNA ללא עזרת אנזימים חלבוניים. הדבר משול לבעיית הביצה והתרנגולת.

והנה לאחרונה, בתחילת דצמבר 2004, התבשרנו על ניסוי מעניין בזירה הזו. חוקרים באוניברסיטת רוקפלר בארצות הברית ביצעו את מה שהם מכנים הצעד העקרוני הראשון לקראת יצירת סוג של חיים מלאכותיים. הם יצרו שלפוחית סינתטית המבטאת גנים, ומזכירה סוג גולמי של תא ביולוגי.

כל המרכיבים של מה שהמדענים מכנים “ביו-ריאקטורים שלפוחיתיים” (“vesicle bioreactors”) מגיעים ממגוון ענפים של החיים. קרומיות התא עשויים ליפידים מביצת תרנגולת; והאנזימים הם של החיידק הנפוץ E. coli, שהופשט מהחומר הגנטי שלו. ה”לב” של המנגנון כולל מרכיבים מוכנים של המכונה הביולוגית הדרושה לייצור חלבונים, אותם סיפק החיידק. כאשר הוסיפו למנגנון גנים, מרכיבי התא החלו לייצר חלבונים, בדיוק כפי שעושה תא רגיל. יצוין ששילוב מעין זה נפוץ מאוד, ומיושם במעבדות ביולוגיות רבות, אך החידוש היה בהכללת המרכיבים הללו בתוך שלפוחית שומנית “עצמאית”.

גן הגורם לצבע ירוק זרחני נלקח ממין של מדוזה. התא זהר כתוצאה מנוכחות החלבון, מה שמוכיח שהגנים אכן שועתקו ל-RNA וגם תורגמו לחלבון. באמצעות גן שני, מהחיידק Staphylococcus aureus, החוקרים הצליחו “לשכנע” את התאים שלהם לייצר חלבון הבונה נקבוביות בקרומיות התא. הדבר איפשר לחומרי מזון מן המרק הסביבתי לחדור פנימה, כך שהתא יכול לתפקד בכמה מקרים למשך מספר ימים.

אלברט ליבשאבר (Libchaber), שעמד בראש הפרויקט, אומר כי הביוריאקטורים אינם יצורים חיים – אלא מבצעים תגובות כימיות בסיסיות, שיכולות להתחולל גם בנוזל ביולוגי ללא תאים, ואולם החוקרים בכל זאת התקדמו צעד אחד לתוך שדה חדש, המכונה ביולוגיה סינתטית, שמטרתו היא לתכנן מחדש אורגניזם שלם או ליצור אותו מהתחלה.

חיידק מינימלי

בגישה אחרת לבעיה זו, קרייג ונטר (Venter), העומד בראש החברה המסחרית שפענחה את הגנום האנושי במקביל לפרוייקט הממשלתי האמריקאי, מנסה לאחרונה לתמצת חיידק למינימום הגנים הדרושים להישרדות.

התקווה של ליבשאבר היא לבנות יצור סינתטי מינימלי, בעל קרומית תא ומערכת גנים, שיוכל לשרוד כתא חי (וראו גם: “מלאכת החיים”, גליליאו 53). “ככל שהמבנים הללו הולכים ומזכירים חיים, נצטרך להתחיל לחשוב מחדש על טבע החיים. זו שאלה פילוסופית”, אמר ד”ר ליבשאבר בראיון לבי.בי.סי. “עבורי, החיים הם רק עוד סוג של מכונה – מכונה עם תוכנת מחשב. אין צורך להוסיף יותר. ואולם לא כולם מאמצים נקודת השקפה זו”.

את מאמרו בוחר ליבשאבר לפתוח דווקא בדוגמה שאיננה מתחום הביולוגיה. “בתיאוריה שלו של האוטומטונים, הִשווה ג'ון פון ניומן (von Newman) בין מכונות חישוב ליצורים חיים. יכולת השכפול העצמי של האוטומטון נדונה ונקשרה לעיקרון דמוי מכונת טיורינג. במקביל, מדע הביולוגיה העלה את השאלה כיצד להנדס תא מינימלי שגם ישתכפל. בניית פרוטו-תא (protocell) תיתן לנו רמזים כיצד מערכות המשתכפלות בעצמן מופיעות, אך גם עשויה לסייע לחוקרים להנדס מכונות שישכפלו את עצמן. אף כי הוצעו כמה מודלים תיאורטיים, הניסיונות לפשט את התהליך לא היו מוצלחים.

בהתבסס על התפישה של תא מינימלי והגדרה אפשרית אחת של החיים – צעד קריטי בבניית תא מלאכותי הוא יצירת מתחם סגור המציג יכולת של החלפת חומרים ושימוש באנרגיה חיצונית המגיעה באמצעות חומרי תזונה, מבעד לקרומית חדירה למחצה. למעשה, סגירתם בבועה של מרכיבים פעילים לסביבה דו שכבתית של ליפידים מזורחנים יכולה להיחשב לצעד גדול בבניית תא מלאכותי.”

ומוסיף ליבשאבר: “שתי גישות משלימות נשקלו באופן כללי כדי לבנות תא מלאכותי. הגישה של “מלמטה למעלה” מתחילה בבנייה של תא מינימלי מהרמה המולקולרית; עולם ה-RNA הוא אחד המודלים העיקריים לכך. בגישת “מלמעלה למטה”, המדענים מנסים ליצור תא מינימלי באמצעות הפחתת הגנום של החיידק לסדרה המינימלית של גנים או חלבונים. במאמר זה (מאת (Vincent Noireaux and Albert Libchaber, הצעד הראשון היה הרכבת ביו-ריאקטור מֶזוסקופי (כלומר לא זעיר, אך גם לא כל כך גדול) באמצעות עטיפה בקרומית של שלפוחית פוספו-ליפידית המבצעת את כל חילוף החומרים שלא בסביבה תאית.”

מה זה בעצם אומר?

פרופ' דורון לנצט, מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן ועמיתו של ליבשאבר, עונה לשאלתנו הבסיסית, מה משמעות הניסוי, לאור העובדה שכבר לפני למעלה מחמישים שנה (ב-1953) התפרסמו תוצאות ניסוי שערך הכימאי האמריקאי סטנלי מילר (Miller) בהדרכתו של הבריטי הרולד יורי (Urey). מילר הכניס למבחנה גזים שייצגו לדעתו את הרכב האטמוספירה הקדמונית, העביר בהם זרם חשמלי (חיקוי לברק) ובדק את התוצאות; לשמחתו, נמצאו במבחנה חומצות אמינו, שהן – המרכיב הבסיסי של חלבונים.

“חומצות אמינו כשלעצמן אינן חיים, ואפילו אינן מתקרבות להיות חיים.” אומר לנצט. “הטענה של אנשים רבים היום היא שהמדענים לא שאלו כלל את השאלה הנכונה. הם לא שאלו כיצד נוצרים חיים, אלא איך נוצרות אבני הבניין של החיים. למה הדבר דומה? למצב שבו היית שואל איך נוצר שעון, והיו מספרים לך על האופן שבו מייצרים את המתכת שממנה עשויים גלגלי השיניים. החומר עצמו אינו מעניין אלא הצורה והיחסים בין החלקים.”

“הניסויים שיוצרים את התא המינימלי קרובים יותר לענות על השאלה הזו, אבל הולכים אולי קצת רחוק מדי. הביקורת שניתן להשמיע לגביהם היא, שאם לוקחים חומרים כגון DNA ואנזימים חלבוניים מתוך יצור חי, מה הועילו חכמים בתקנתם. אבל כאן מנסים לפחות להגדיר אוסף של כל מיניי חומרים, שביחד יש להם תכונות של תא חי. אם נשווה זאת למשל לדרך מתל אביב לירושלים, הרי הניסויים של מילר מביאים אותנו בערך עד מחלף גנות, והניסויים על התא המינימלי נמצאים כבר בגינות סחרוב, ואיש אינו יודע את תוואי הדרך שבין שתי הנקודות הללו.

האם המדענים הגיעו כבר לערך המינימלי הזה?

“בינתיים לא. העבודה שאנחנו עושים – אמנם בסימולציית מחשב – היא בעצם פשרה בין אבני בניין ערומות ופשוטות מדי, לבין מערכות מסובכות מדי, שיש בהן יותר מדי מהחומרים המצויים בתאים. אנחנו מנסים למצוא שביל זהב כלשהו, שאולי ייתן רמז ראשון על קטע הדרך שחסר”.

“בתנאים שהתקיימו בכדור הארץ הקדום לפני מעט פחות מארבעה מיליארד שנים, אבני הבניין של המולקולות של החיים אכן היו יכולות ליצור חיים. אבל מדענים רבים טוענים שהסיכוי שהיחידות הקטנות (המונומרים) יצטרפו יחד וייצרו מולקולת מפתח ארוכה (פולימר) כגון RNA בעלת כושר שכפול עצמי נמוכים מאוד. מה, אם כן, היה השלב הראשון שהוביל בסופו של דבר ליצירת תאים חיים?”, אומר לנצט.

“החלטנו לחפש אחר מבנים מולקולריים פשוטים יותר, המסוגלים, בתנאים ששררו על פני כדור הארץ הקדום, לשכפל את עצמם. על פי המודל שלנו, החיים נוצרו מהתארגנות של מבנים העשויים מולקולות קטנות של שומנים, כמו אלה המרכיבות את קרום התא החי, וגם את השלפוחיות של ליבשאבר. הוכח כי גם שומנים כאלה היו עשויים להיווצר בתנאים ששררו בכדור הארץ הקדום. המודל הממוחשב מציג תופעה חדשה השייכת לתחום המערכות המורכבות: צבירי מולקולות השומן מראות יכולת אגירת אינפורמציה ושכפול”.

כיצד זה קורה?

“אפשר לבסס תהליך דמוי אבולוציה על כך שהצביר כולו 'יונק' מולקולות שומן מן הסביבה וגדל תוך שמירה על הרכבו המקורי. הדבר קורה עקב רשת של עזרה הדדית בין המולקולות, בדומה לחברה אנושית, בה בעלי מקצועות שונים מתארגנים לישות קיבוצית בעלת כוח הסתגלות ושימור עצמי. כאשר אוסף המולקולות עובר גודל מסוים, הצביר מתפצל לשני חלקים (תופעה מוכרת בעולם השומנים), וזהו בעצם המנגנון הפשוט ביותר האפשרי לשכפול עצמי. וזאת, ללא מעורבות של DNA או RNA. בהמשך, באבולוציה דרווינית, ילכו השכפלנים הפרימיטיביים הללו וישתכללו, ויופיעו חומצות הגרעין והחלבונים”.

התיאוריה של לנצט הופיעה מאז שנת 1998 בכמה כתבי עת מכובדים, אך היא אינה התיאוריה החדשנית היחידה. לאחרונה הופיע בתרגום עברי (הוצאת ספרית מעריב) ספרו של פול דיוויס “הנס החמישי – החיפוש אחר מוצא החיים”. חלק נכבד מן הספר מוקדש לתיאוריה רדיקאלית חדשה על אודות מוצא החיים – תיאוריית הסוּפר חיידקים. “מאז ימי דארווין”, כותב דיוויס, “היו רק שתי תיאוריות מקיפות על הביוגנזה (המינוח המדעי למושג מוצא החיים).

לפי הראשונה, החיים החלו על ידי התחברות כימית עצמית בתווך מימי אי שם על פני כדור הארץ – דארווין עצמו כתב על 'שלולית קטנה וחמימה'. השנייה גרסה שהחיים הגיעו אל כדור הארץ מהחלל, בצורה של מיקרובים שהם כבר חיים – תיאוריה הידועה בשם היפותזת הפאנסְפֶּרמיה. בתרחיש האחרון, המוצא האולטימטיבי של החיים נותר בגדר תעלומה. בשנים האחרונות, מכל מקום, יותר ויותר עדויות מציגות אלטרנטיבה שלישית, הגורסת שהחיים החלו בתוך כדור הארץ.

לא בחלק העמוק מאוד, כמובן, אלא קרוב לוודאי תחת קרקעית הים, היכן שהפעילות הגיאותרמית יוצרת תנאים דמויי קדירה. החום העז והעוצמה הכימית של האיזור התת קרקעי, בייחוד ליד ארובות געשיות, יהרגו מיד כמעט את כל האורגניזמים הידועים. מכל מקום, סביבה כזאת הייתה אידיאלית לביוגנזה, ומדענים גילו מיקרובים ביזאריים שעדיין חיים במקומות לוהטים אלה כיום, בטמפרטורות שעולות בהרבה על טמפרטורת רתיחת המים. הסוּפֶּר-חיידקים הם למעשה מאובנים חיים, ששרדו מאז שחר החיים”.

אבי בליזובסקי הוא עורך הפורטל המדעי הידען

פורסם ב"גליליאו" 79, מאי  2005,  וגם באתר הידען