פרנקלין שטאל ושכפול ה-DNA - אסף לוי

 

אחד הדברים שמאפיינים את כל צורות החיים (מלבד כמה וירוסים) היא נוכחות DNA כחומר תורשתי. ה-DNA אוגר את המידע התורשתי (גנים לתכונות), משוכפל בדיוק ועובר עם מעט מאד מוטציות בין דורות. כך בכל היצורים. לפני כמה חודשים נפטר אחד מהאחראים לאחד הניסויים הקלאסיים בביולוגיה מולקולרית: פרנקלין שטאל (Stahl). 

בשנת 1958 הוא ומתיו מסלסון (Meselson - עדיין בחיים, בן 95) בדקו באיזו צורה ה-DNA הדו-גדילי משתכפל. היו להם שלושה מודלים אפשריים: מודל שמרני, חצי-שמרני ואקראי. לפי המודל השמרני הגדיל הכפול מועתק כולו בבת אחת לגדיל כפול אחר, לפי המודל החצי שמרני הגדיל הכפול נפתח לשני גדילים אשר מהווים תבנית ליצירת הגדיל השני. 

התמונה מסבירה טובה את שלושת המודלים. ווטסון (Watson) וקריק (Crick), מפענחי מבנה ה-DNA, חזו קודם לכן שהמודל החצי-שמרני הוא כנראה הנכון. כדי לבחון איזה מודל הוא הנכון שטאל ומסלסון השתמשו באיזוטופים שונים של של חנקן אשר מרכיב את ה-DNA, חנקן 14 (הנפוץ בטבע) וחנקן 15. 

המקור: ויקיפדיה

הם גידלו חיידקי E. coli על מצע שהכיל רק חנקן 15 כך שהוא נכנס ל-DNA ואז ביצעו ניסוי מבוקר שבו הם אפשרו לחיידקים לשכפל את ה-DNA, לקלוט חנקן 14 אל תוך ה-DNA ולמדוד את היחס בין חנקן 14 ל-15. אחרי שני סבבי חלוקת DNA בלבד היה ברור שהמודל החצי שמרני הוא הנכון ובחלוקה כל גדיל משמש כתבנית עליה מועתק הגדיל השני. 

המקור: ויקיפדיה

הניסוי מוסבר טוב בוויקיפדיה למי שרוצה מעט להתעמק.

היום אנו מבינים את תהליך שכפול ה-DNA לעומק, על כל מרכיביו. 

באופן מוזר פרנקלין שטאל נפטר כבר באפריל והודיעו על מותו רק לפני כמה ימים.

אגב, ג'ים ווטסון עדיין בחיים. בן 97, טיפוס די גזען.

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

פורסם בטוויטר (X) של המחבר - יולי 2025

המיקרוביום - על קצה המזלג - בתיה כהן

 

מה זה בעצם Microbiome?

המיקרוביום האנושי הוא אוסף הגנומים של כלל המיקרואורגניזמים שחיים בגוף האדם, בעיקר במעי, אך גם בעור, בריאות, בפה ובמערכת המין.

זהו אחד מגורמי ההשפעה הביולוגיים הגדולים ביותר על הבריאות.

המיקרוביום כולל בעיקר:

🔹 חיידקים (Bacteria)

🔹 פטריות (Fungi)

🔹 נגיפים (Virome)

🔹 ארכאונים (Archaea)

בממוצע, לאדם בריא יש פי 10 תאי מיקרואורגניזמים מאשר תאי גוף וכ-3.3 מיליון גנים מיקרוביאליים לעומת ~20,000 גנים אנושיים.

 המוקד המחקרי המרכזי כיום: Gut Microbiome, מיקרוביום המעי.

למה דווקא שם? כי שם נמצאים כ-95% מהמיקרואורגניזמים בגוף, והם מקיימים קשרי גומלין ישירים עם מערכת החיסון, מערכת העצבים, המערכת האנדוקרינית והכבד.

המיקרוביום משתתף ב:

✅ פירוק ופירוטוקסיפיקציה של תרופות (pharmacomicrobiomics)

✅ סינתזת ויטמינים כמו B12 ו-K

✅ וויסות חיסוני (Tregs, Th17)

✅ ייצור מטבוליטים (כמו SCFAs – חומצות שומן קצרות שרשרת)

✅ השפעה על ה-BBB (מחסום דם-מוח)

התגליות הגדולות של העשור האחרון:

 צירי תקשורת ביולוגיים בין המעי לאיברים אחרים. כולל:

🧠 ציר מוח-מעי (Gut–Brain Axis)

🧬 ציר מיקרוביום–זרע (Gut–Germline Axis)

🫁 ציר מעי–ריאה (Gut–Lung Axis)

כל אלו כוללים העברת אותות נוירואנדוקריניים, אימוניים ומטבוליים.

הפרעות במיקרוביום (Dysbiosis) נקשרו ל:

🔸 השמנה ועמידות לאינסולין

🔸 מחלות אוטואימוניות (קרוהן, טרשת נפוצה)

🔸 דיכאון וחרדה

🔸 סרטן (בעיקר מעי גס, לבלב, כבד)

🔸 בעיות פריון גבריות ותחלואה נוירו-התפתחותית בצאצאים

מחקרים חדשניים הראו:

✔ העברת מיקרוביום מעכברים אוטיסטיים לעכברים בריאים גרמה להתנהגות דמוית אוטיזם

✔ השתלת מיקרוביום ממטופלים עם דיכאון גרמה להתנהגות דיכאונית בעכברים

✔ תזונה עשירה בסיבים שינתה את המיקרוביום ובלמה דלקת כרונית

גישה טיפולית חדשה:  

השתלת מיקרוביום מצואה (FMT). מאושרת קלינית לטיפול בזיהום חמור של Clostridioides difficile, ונבדקת גם בטיפול בדיכאון, סוכרת, קרוהן ועוד. 

⚠️ דורש בחירה מדויקת של תורם וסטריליות קפדנית.

אז איך שומרים על מיקרוביום בריא?

🔹 תזונה עשירה בפרה-ביוטיקה (סיבים, פוליפנולים)

🔹 הימנעות מאנטיביוטיקה שלא לצורך

🔹 לידה וגינלית והנקה (להרכבת מיקרוביום תקינה בתינוקות)

🔹 שמירה על גיוון תזונתי, פעילות גופנית, וניהול סטרס

לסיכום:

המיקרוביום הוא לא "תוספת" לגוף האדם, אלא מערכת ביולוגית שלמה שמקיימת קשרי סימביוזה הדוקים עם המארח.

מדובר באחד התחומים החמים ביותר ברפואה המודרנית, עם פוטנציאל לאבחון, מניעה וטיפול ברמות פרסונליות.

ד"ר (Ph.D.) בתיה כהן, ביולוגית מולקולרית,  חוקרת סרטן וכלי דם. 

פורסם בטוויטר (X) של המחברת, יולי 2025.