תומאס ברוק והחיידק התרמופילי - מאיפה הגיע ה-PCR? - אסף לוי

 

מעיין Octupus בפארק ילוסטון. המקור: LPI

בתמונה המעיין Octupus בפארק ילוסטון.

בשנות ה-60 הצליח המיקרוביולוג תומאס ברוק (Brock) לבודד מתוך המעיין חיידק ביזארי שחי בטמפרטורה של 70-65 מעלות צלזיוס. בחלק העליון מימין של התמונה (האזור הורדרד) יש חיידקים שמותאמים אפילו לטמפרטורה גבוהה יותר. הסקרנות לגלות איך חיידקים שורדים בטמפרטורה כה גבוהה הביאה לגילוי האנזימים שהחיידק הזה, שנקרא Thermus squaticus (ובקיצור Taq) משתמש בהם כדי לשכפל את ה-DNA שלו מבלי לההרס. חלבון קלאסי בגוף שלנו מאבד את הפעילות שלו סביב 45-40 מעלות אך לחלבון של Taq זה לא מזיז. עד כאן מיקרוביולוגיה איזוטרית.

חיידקי Thermus squaticus צילום: Diane Montpetit (Food Research and Development Centre, Agriculture and Agri-Food Canada)

אלא שכ-20 שנה אח"כ הגיע הביוכימאי קארי מוליס (Mullis) ופיתח על בסיס התכונה הזו של החלבון שיטה יעילה מאד לשכפל DNA באופן ספציפי הכרוכה בחימום של ה-DNA לטמפרטורה שתפתח אותו (DNA הוא דו גדילי) אך לא תקלקל את החלבון (האנזים) שמשכפל את ה-DNA. אותו אנזים נלקח מ-Taq ונקרא Taq polymerase.

לשיטה הזו קוראים PCR והיא עד היום (כמו שכולנו זוכרים) שיטה מעולה מעולה וזולה לאבחון נוכחות של DNA או RNA בעל רצף ספציפי (למשל של וירוס קורונה או כל DNA אחר) בדוגמא ביולוגית. והכל בזכות המחקר בסיסי של תום ברוק.

תומאס ברוק (2021-1926) 
צילום: Hyunsoo Leo Kim, Wisconsin university.

תום ברוק נפטר לפני שנתיים. עוד תגלית שלו היא מיקרוב אחר שחי בילוסטון והתברר שהוא שייך לקבוצה העצומה שנקראת ארכיאונים (Archaea); על ממלכה שלמה של מיקרואורגניזמים שהתגלתה רק בשנות ה-80 ומכילה שילוב תכונות של חיידקים יחד עם תכונות של יצורים בעלי גרעין תא (בע"ח, צמחים ועוד). אבל זה לציוץ אחר כי זה סיפור יפה בפני עצמו.

עץ החיים
Spang and Ettema, 2016

מקווה ששכנעתי למה מחקר בסיסי הוא חשוב ויכול להוביל מעבר להבנת העולם גם לדברים שימושיים.

ד"ר אסף לוי - המחלקה למחלות צמחים ומיקרוביולוגיה, הפקולטה לחקלאות, האוניברסיטה העברית

פורסם בטוויטר של המחבר - אפריל 2023