מה יוצר השילוב בין מדעי המחשב וביולוגיה?
השילוב בין מדעי המחשב וביולוגיה - הביואינפורמטיקה - הפך לאחד הכלים החשובים והבסיסיים במחקר המדעי. פרופ׳ צחי פלפל שמחקריו מתמקדים באבולוציה, משתמש בכלים ביואינפורמטיים כמו מודלים ממוחשבים וסריקה ממוחשבת של מאגרי נתונים עצומים, לצד ניסויי מעבדה המדמים אבולוציה במבחנה. המחשב מהווה בעבורו כלי מחקרי חיוני, אולם כבר בעתיד הקרוב הוא צופה כי המחשב לא יהיה עוד כלי מחקר פסיבי, אלא ייקח חלק פעיל בתהליכים אבולוציוניים.
הרעיון הזה, שכבר מתחיל לקדום עור וגידים בקהילה המדעית, עלה בראשו בעקבות אחד ממחקריו האחרונים, שבו גרם למוטציה מכוונת בתאי שמרים, אשר הובילה לפגיעה ביכולת הגידול שלהם. השמרים מצאו פתרון לבעיה לאחר תהליך אבולוציוני של כחודשיים, אך העובדה המעניינת היא שצוות המדענים ניחש מראש את האסטרטגיה שינקטו השמרים, כלומר, הם הצליחו לקבוע במדויק את סוג ומיקום המוטציה שתפתור את הבעיה הביוכימית שנוצרה. ״אם כך״, אומר פרופ׳ פלפל, ״מדוע לחכות חודשיים ולא מיד לעזור לשמר?״. בשימוש פשוט במחשב אפשר לסרוק את הפתרונות האפשריים, לבחור בפתרון האידיאלי, ולגרום למוטציה שתעזור לשמר.
דוגמה נוספת למעורבות אפשרית של המחשב בתהליך האבולוציוני קשורה לתופעה ביולוגית הנפוצה בעיקר בעולמם של החד תאיים. כשחיידק נמצא בעקה הוא יכול להפעיל מנגנון המאפשר לו לקלוט מקטעי DNA מיצור אחר בסביבתו, לכלול אותו בגנום ולהשתמש בו. התהליך הוא אקראי, אולם קיים סיכוי שהמקטע אכן יפתור את הבעיה.
העברה כזו אפשרית גם בין יצורים רחוקים מאוד זה מזה מבחינה גנטית, אולם היא דורשת קרבה פיזית ביניהם.
אם נדמיין חיידק הנמצא בעקה בים התיכון, וחיידק באוקיינוס האטלנטי הנושא את הגן שיוכל להציל אותו, המקום היחיד שבו הם יכולים להיפגש הוא במחשב של המדען: שם אפשר ליצור מודל שיבדוק את הגנום של החיידק הנמצא בעקה. לסרוק את כל החיידקים שהגנום שלהם ידוע ולחפש גן שעשוי לפתור את הבעיה. לאחר מכן אפשר לייצר את הגן הדרוש ולהחדיר אותו לחיידק הים תיכוני.
על פי פרופ׳ פלפל, ״אנו צועדים לקראת עידן שבו המחשב והביואינפורמטיקה יחוללו תהליכים אבולוציוניים. אפשרויות אלה יקנו משמעות חדשה למושג ׳אבולוציה״ השימוש בשיטות חדשות אלה כבר נעשה בפועל - בחברות מסחריות הבוחנות, בין היתר, אפשרויות אלו להשבחת זני צמחים.
תקציר הרצאה במדע על הבר - 2014
פורסם במקור ב"גליליאו" 188, מאי 2014.
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה