בתמונה אחד מחוקרי האבולוציה המוכרים בעולם: פרופ' ריצ'ארד לנסקי, 66, מאוניברסיטת מישיגן. לנסקי אחראי לאחד הניסויים היפים בעולם וזה ניסוי שלא מספיק מוכר מחוץ לעולם המיקרוביולוגיה והאבולוציה ולכן חשבתי לכתוב עליו פה.
 |
בפברואר 1988, לפני שחלקכם נולדתם, לנסקי רצה לראות את תהליך האבולוציה בשידור חי. מכיוון שאבולוציה היא תהליך איטי הוא התמקד בחיידקי Escherichia coli שבתנאים אופטימליים מתחלקים כל 20 דקות. הוא לקח 12 אוכלוסיות חיידקים שם אותם בבקבוק ארלנמייר כמו שמתואר בתמונה עם מצע מזון וגידל אותם במשך יממה.
 |
לאחר יום לנסקי לקח 1% מתרבית החיידקים והעביר לבקבוק חדש עם מצע מזון טרי לחיידקים. בעצם בתהליך הזה הוא ביצע סלקציה כי הוא לקח חלק מתרבית החיידקים אבל הגיוני שהוא לקח את מי שהתחלק מהר יותר. הוא נתן לחיידקים שוב יממה לגדול (כלומר להתחלק) ועד עכשיו הוא ממשיך בניסוי הזה בדיוק באותם תנאים כבר 34 שנה ברצף!!! כלומר חיידקי ה-E. coli עברו 75,000 דורות וספגו בינתיים מוטציות רבות ותהליך סלקציה יום-יומי באדיבות לנסקי ותלמידיו. עוד דבר נפלא: כל כ-500 דורות לנסקי מקפיא את החיידקים מהניסוי וכך שומר "מאובנים" מתהליך האבולוציה...
כלומר חיידקים שתמיד אפשר לחזור אליהם וללמוד מתי נוצר שינוי בחיידק.
 |
| בתמונה אחד הסטודנטים עם חלק קטן מצלחות הפטרי המכילות חיידקים מהניסוי הארוך הזה. |
הניסוי הניב המון אינפורמציה על תהליך האבולוציה. הנה כמה מסקנות:
1. חיידקים לאורך הזמן האיצו את קצב החלוקה שלהם משום שהם בתחרות מתמדת
2. מספר פעמים במהלך הניסוי נוצרו זני חיידקים שמייצרים המון מוטציות ב-DNA שלהם. התהליך הזה מאפשר לחיידק לייצר אפשרויות גנטיות מרובות לנצח את חבריו ולהתרבות מהר יותר. באופן רגיל יצורים משתדלים להימנע ממוטציות כי הן ברוב המכריע של הפעמים בעיקר מזיקות.
3. קרה משהו די מדהים. זוכרים את הקטע בפרק היורה שג'ף גולדבלום הפיזיקאי מודאג שישתבש משהו ואולי רק אולי הדינוזאורים יברחו. או במילותיו: life finds a way - אז אכן החיידקים מצאו דרך להתגבר על התחרות. בתוך מצע המזון היה גלוקוז כמקור אנרגיה שעליו לחמו כל החיידקים בתרבית אבל היה גם חומר שנקרא ציטראט שבמקור הוסף למצע המזון כדי שהחיידקים יוכלו לקלוט ברזל לתא. החיידקים בתנאי גידול מסויימים (ללא חמצן) יכולים לאכול ציטראט אבל בניסוי זה היה חמצן ולכן זה אוכל שפשוט לא נגיש. כמו טונה בקופסת שימורים כשאין לכם פותחן או כל דבר חד.
אבל יום אחד לנסקי קם בבוקר ורואה שבאחד מהבקבוקים בניסוי יש עכירות גבוהה שמשמעותה המון חיידקים. כלומר החיידקים גדלים מהר. מסתבר שהחיידקים שצברו הרבה מוטציות לקחו גן שיוצר תעלה לציטראט, הכפילו אותו בגנום וכך יצרו עוד גן ש"אפשר לשחק איתו", כלומר הוא יכול לספוג מוטציות והגן המקורי לא ייפגע. עכשיו הגן החדש צבר במהלך הזמן עוד מוטציות שאפשרו לו לייצר תעלה שמכניסה לתוך החיידקים ציטראט ואז אפשר לפרק אותו ולאכול בתאווה, מבלי להתחרות עם שאר החיידקים על הסוכר. מדובר בשינוי אבולוציוני עצום אם חיידק לגמרי משנה את היכולת המטבולית שלו. דמיינו שאנו פתאום יכולים לאכול עץ או דשא.
4. לנסקי ראה שלאורך הזמן החיידקים מאבדים המון גנים שלא נחוצים והגנום שלהם מתקצר. חיידקים משקיעים המון אנרגיה וזמן בשכפול הגנום שלהם ואם הוא מכיל גנים שלא תורמים כלום אז זו השקעה לחינם. חיידק שיאבד גן כזה יגדל מהר יותר מחברו. כך חיידקים אבדו המוני גנים לא רלוונטיים.
לנסקי יוצא בקרוב לפנסיה והעביר את הניסוי היפה הזה למעבדות אחרות ברחבי ארה"ב שימשיכו לנהל אותו ולעקוב אחרי עקרונות בסיסים בתהליך האבולוציה במודל ביולוגי פשוט מאד. רק צריך להמתין מספיק זמן.
ד"ר אסף לוי - המחלקה למחלות צמחים ומיקרוביולוגיה, הפקולטה לחקלאות, האוניברסיטה העברית
פורסם בטוויטר של המחבר - נובמבר 2022
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה