לא טוב היות השמר לבדו - יונת אשחר ונעם לויתן

 

מחקר על האבולוציה של הרב-תאיות עורר הדים בבלוגים וברשתות החברתיות

ויליאם רטקליף (Ratcliff) מאוניברסיטת מיניסוטה ישב יום אחד במשרדו של המנחה שלו, מייקל טרביסנו (Travisano), והשניים תהו איזה ניסוי יוכלו לערוך שישפוך אור על אחת השאלות הגדולות של מדעי החיים. "החלטנו שמוצא החיים (המעבר מחומר דומם לצורת החיים הראשונה) זה מסובך מדי", אמר רטקליף לקרל זימר (Zimmer), סופר וכתב לענייני מדע של ה"ניו-יורק טיימס", "ואז חשבנו – חוץ ממוצא החיים, מה יהיה הכי מגניב?"

שמרים חד-תאיים (שמאל) ו"פתיתי-שלג" רב תאיים (ימין).
צילום מתוך: Ratcliff, W.C. et al. PNAS 109 ©2012.

הכי מגניב, לדעתם של רטקליף וטרביסנו, יהיה לחקור את מוצא החיים הרב-תאיים – איך אורגניזמים חד-תאיים התחילו לשתף פעולה ביניהם, ויצרו מערכים רב-תאיים מורכבים, שבסופו של דבר הובילו לבעלי חיים וצמחים, שבהם מיליארדי תאים ממלאים תפקידים רבים ושונים בגוף אחד. בניגוד למוצא החיים, שרוב החוקרים מאמינים כי התרחש פעם אחת ויחידה (או לפחות, רק צורת חיים אחת שרדה והובילה לכל האורגניזמים הקיימים כיום), המעבר לצורות רב-תאיות התרחש כמה פעמים בשושלות שונות. רטקליף ועמיתיו החליטו לעודד יצירת גופים רב-תאיים ביצור חד תאי – פטריית השמר Saccharomyces cerevisiae.

החוקרים גידלו שמרים חד-תאיים, זהים גנטית, ב-15 מכלים שונים. כל יום, חלק מהתאים הועברו למכל חדש, שם יוכלו להמשיך ולגדול. אך תאים אלו לא נבחרו באקראי – החוקרים אספו את השמרים ששקעו לקרקעית לאחר סיבוב קל של המכל בצנטריפוגה (סרכזת). כיוון שגופים רב-תאיים יהיו גדולים יותר מתאים בודדים וייטו יותר לשקוע, יהיה להם סיכוי טוב יותר להיאסף ולעבור למכל הבא. בשיטה זו יצרו החוקרים לחץ ברירתי על תאי השמר: סביבה המתגמלת את יצירתם של גופים רב-תאיים.

התוצאות לא איחרו לבוא. כעבור 60 יום, בכל 15 המכלים נמצאו גופים רב-תאיים, שהחוקרים כינו "פתיתי-שלג" על שם צורתם. הגופים נוצרו על ידי חלוקה לא שלמה של תאי השמר. במצבם המקורי שמרים אלו מתחלקים על ידי "הנצה", כלומר, תא-הבת נוצר מתוך תא-האם ואז נפרד ממנו. בזנים החדשים תאי-הבת לא ניתקו לחלוטין מתא-האם אלא נשארו צמודים אליו. דבר זה יצר גופים רב-תאיים, המורכבים מתאים זהים זה לזה מבחינה גנטית. התאמת השמרים לחיים רב-תאיים לא הסתיימה עם היווצרות גופים אלו. השמרים פיתחו את מה שהחוקרים תיארו כגרסה פשוטה של חלוקת עבודה בתוך הגוף – כאשר "פתית השלג" מגיע לגודל מסוים, הוא נשבר לשניים, ותאים מסויימים צריכים למות כדי לאפשר זאת. התאים הללו הורגים את עצמם, בתהליך הנקרא אפופטוזיס, כדי לאפשר את הגדילה וההתרבות של הגוף כולו. החוקרים סבורים שתהליכים מעין אלו היו עשויים להתרחש כאשר אורגניזמים חד-תאיים הפכו לרב-תאיים לראשונה, לפני מאות מיליוני שנים. הקלות בה התפתחו גופים רב-תאיים בניסוי זה עשויה להעיד שזו תכונה שקל למדי לפתח בסביבה המתאימה לכך.

החוקרים פרסמו את ממצאיהם בכתב-העת המדעי PNAS. אך זה לא היה סוף הסיפור. למעשה, פרסום המחקר הוא לעולם לא סוף הסיפור – לפחות לא בכל הנוגע למחקרים מוצלחים ומעניינים. מחקרים טובים אמורים לעורר דיון בקהילה המדעית, והמגזינים המדעיים מלאים בתגובות למחקרים קודמים. אך הזמנים משתנים, והדיון המדעי עובר אט-אט גם למחוזות אחרים; הרשתות החברתיות השונות והאינטרנט באופן כללי – מתחילים למלא תפקיד גם בשטח זה.

מדע חברתי

התגובות הראשונות הגיעו – איך לא – דרך טוויטר. עקב המאמר של זימר בניו-יורק טיימס, צייצו כמה חוקרים, ביניהם לאוניד קרוגילק (Kruglyak) מאוניברסיטת פרינסטון ומייקל אייזן (Eisen) מאוניברסיטת ברקלי, את הסתייגותיהם מהמאמר. השמרים, העירו, הם במקורם רב-תאיים – וייתכן שבניסוי הם פשוט חזרו למצב קדום יותר (נציין שהמאמר של רטקליף התייחס לעניין זה). הם גם תהו מדוע החוקרים לא רִצפו את הגנום של הזנים החדשים כדי לבדוק אלו מוטציות בדיוק הובילו למצב החדש. זימר ענה להם כמיטב יכולתו, ולאחר מכן העביר את השיחה אל רטקליף, וזה החזיר לו תשובה מפורטת: לטענתו, גם אם כמה זנים של שמרים אכן יוצרים גופים רב תאיים, הזן שבו הם השתמשו אינו כזה. הרב-תאיות שהתפתחה בניסוי אינה חזרה למצב קדום, אלא תוצאה של מוטציה ששיבשה את ההיפרדות של תא-הבת מתא-האם.

זימר פרסם את הציוצים הביקורתיים ואת התשובה של רטקליף בבלוג המדעי-פופולרי שלו, The Loom. ואז החל השלב השני. אחד הקוראים של הבלוג פירט את דעתו ואת הסתייגויותיו מאספקטים מסוימים במאמר בהערה לפוסט, ורטקליף עצמו הגיב וענה באריכות על כל הנקודות שהעלה. כך התפתח דיון מעניין בין כמה קוראים לבין רטקליף, כאשר טרבסינו – המנחה של רטקליף – הצטרף גם הוא בשלב מסוים.

האם העובדה שהדיונים המדעיים עוברים מהמגזינים לבלוגים ולרשתות החברתיות הוא שינוי שיש לברך עליו? האם אפשר בכלל לנהל דיון מעמיק בפורמט כזה?

אנחנו סבורים שהתשובה היא חיובית. כמובן, הדבר תלוי במידה רבה באכסניה בה מתנהל הדיון, ויותר מכל – הוא תלוי במשתתפים. המגיבים בבלוג של זימר היו בקיאים בנושא, התייחסו בכבוד זה לזה, ובבירור הצטרפו מתוך סקרנות ורצון ללמוד. אין צורך לציין שזה לא בהכרח המצב בכל הדיונים הנערכים באינטרנט. מצד שני, דיונים כאלו מאפשרים לציבור שאינו קורא את המגזינים המדעיים להיחשף לחילוקי דעות בין מדענים, ולפן של העבודה המדעית שאינו מוצג בדרך כלל לציבור הרחב. רטקליף ראוי להערכה על כך שהיה מוכן להקדיש מזמנו ולענות לקוראים בטוויטר ובבלוג של זימר. אנחנו מקווים שיותר ויותר מדענים יבינו את החשיבות שבחשיפת המחקר שלהם לציבור, ולא יחששו להיכנס לדיונים עם קוראים – מומחים ושאינם מומחים – בזירות שונות, במקום להישאר במתחם הסגור של המגזין המדעי.

המאמר המקורי: Ratcliff, W.C. et al. PNAS 109

פורסם ב"גליליאו" 164, אפריל 2012 ובתיבת נעם.