מה טווח הטמפרטורה שמאפשר חיים? מה הטמפרטורה שמעליה חיים פשוט לא מצליחים להתקיים? 60 מעלות? 80?? מה אם אני אגיד לכם שחיים אפשריים גם מעל 120 מעלות? יותר מזה, אחד מהכלים הביולוגים הבסיסים והחשובים ביותר מבוסס על צורת חיים כזו, תרמופילית (אוהבת חום). בואו נדבר קצת על אקסטרימופילים.
אקסטרימופילים זה שם כוללני למיקרואורגניזמים שמסוגלים לשרוד ואף לפרוח בתנאים הכי קיצוניים שניתן לדמיין. אומנם לא חסר דוגמאות של חיידקים כאלו, אבל רוב האקסטרימופילים שייכים לעל-ממלכת הארכאונים (Archaea). Geogemma barossii לדוגמה, יכול לשרוד ולהתחלק ב121 (!!) מעלות צלסיוס. איך הם עושים את זה? הרי כל מי שלמד ביולוגיה יודע שחלבונים עוברים דנטורציה (הרס המבנה המרחבי) בטמפרטורות הרבה, הרבה יותר נמוכות. לאקסטרימופילים יש שלל אדפטציות שונות, ממבנה חלבוני שונה, שמתאפיין בהרבה קשרים דיסולפידים (קשרים בין קבוצות של אטומי גופרית שמחזקים את המבנה של החלבון) או העשרה של חומצות אמינו מסוימות. מעטפת התא שלהם שונה עם הרבה שומן רווי וישנם ארכיאונים עם ממברנה בעלת שכבה אחת (ביגוד לדו שכבתיות המקובלת). ישנם אפילו אנזימים מיוחדים שאותם יצורים פיתחו לאורך מיליוני שנות אבולוציה. לדוגמה, אנזימים שמאפשרים למנוע מה-DNA לצבור נזקים הנגרמים לרוב מהטמפרטורה.
מה שנקרא, life finds a way. אבל איזה המצאה ביולוגית חשובה מבוססת על תרמופיל? PCR! המכשיר שמהווה חלק אינטגרלי מבדיקות רפואיות וביולוגיה מולקולרית. הרעיון פשוט, לוקחים מולקולת DNA דו-גדילית, מחממים, מה שפותח את שני הגדילים ואז פולימרז (אנזים שמשכפל DNA) יכול להיקשר ולפעול. אבל הטמפרטורה שנדרשת כדי להפריד בין הגדילים היא כזאת שהייתה גורמת לדנטורציה של כל פולימרז שיהיה בתמיסה. למזל כולנו, Kary Mullis, ב1983 חשב להשתמש בפולימרז של החיידקים התרמופיליים Thermus aquaticus, שהתגלו במעיינות חמים בילוסטון ב-1969. האדפטציות של החיידק מאפשרות לפולימרז שלו לשרוד את החום הנדרש כדי להפריד בין גדילי DNA שוב ושוב, מה שהפך אותו לבסיס לטכניקה הסופר חשובה. עוד דוגמה למה מדע בסיסי חשוב וכמה ביולוגיה זה דבר מדהים ובלתי צפוי...
מתן ארבל הוא דוקטורנט במחלקה לביוטכנולוגיה ומיקרוביולוגיה באוניברסיטת ת"א ומנגיש מדע בזמנו הפנוי.
פורסם בטוויטר של המחבר
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה