Tip:
Highlight text to annotate it
X
אלברטו קורנבליט: גנים, אבולוציה ואנחנו
אני רוצה לחשוב על ביולוגיה כמדע
שעוסק בנקודות דמיון ושונות בעולם החי.
לדוגמא, יש לנו כאן שרך, אורן וורדים.
שלשתם צמחים וסקולריים.
אבל מה השוני בניהם?
ובכן, השרך הוא חסר זרעים.
לשניים האחרים יש זרעים, אבל לאורן יש זרעים עירומים
בעוד בורדים הזרעים נמצאים בשחלה.
כאן אנו רואים שלוש רכיכות:
תמנון, דיונון וצדפה.
מה ההבדלים בניהם, פרט לכך שהצדפה איננה נמצאת
בסביבה שלה אלא בשלנו?
לתמנון והדיונון אין קונכיה.
לצדפה יש.
לתמנון אין שלפוחית דיו.
אם אי פעם הכנתם פאייה (תבשיל אורז עם פירות ים), והייתם צריכים לנקות את הדיונונים,
אתם יודעים מהי שלפוחית הדיו.
בעקרון, זהו איבר סחוסי שקוף
שיש לדיונון בתוך הגוף.
כאן אנו רואים כריש, דולפין ולוויתן קטלן.
שלושתם בעלי מבנה הידרודינאמי וחיים במים.
לעומת זאת, הכריש -- שלושתם בעלי חוליות --
הכריש הוא דג.
אבותיו האבולוציונים היו דגים.
בעוד הדולפין והלווייתן הקטלן הם יונקים
והם בעלי שני מאפיינים בולטים של יונקים:
יש להם שיער והם מייצרים חלב.
אם נתמקד בהבדלים בניהם,
אבותיהם היו הולכים על ארבע שחיו ביבשה
ונראו כמו פרות.
ועל כן, ההתאמה וההסתגלות ההידרודינאמית שלהם היא משנית.
אז איפה יש הבדל בין הדולפין ללוויתן?
הדולפין הוא חברותי בעוד הלוייתן לא כל כך.
כאן ניתן לראות הבדלים נוספים.
הם שייכים לאותו מין, הומו-סאפיאנס.
למג'יק ג'ונסון יש עור כהה
ומאנו ג'ינובילי (שהתמונה שלו היא מהקלטה)
הוא בעל עור בהיר.
ניתן להחיל את ההבדלים הללו גם בעולם הווירטואלי.
הבמאי ג'יימס קאמרון יצר את שני היצורים הללו
שחיים על הכוכב הדמיוני פנדורה. (מהסרט אוואטר)
נייטירי שונה מג'ייק סולי כיוון שהיא נאבי (מין דמיוני)
בעוד ג'ייק סולי הוא אוואטר.
עקב כך, לג'ייק סולי יש DNA אנושי
ולכן יש לו חמש אצבעות
בעוד לנייטירי יש ארבע.
אני בטוח שרבים מכם שצפו בסרט
ינסו לצפות בו שוב על מנת לבדוק אם אני צודק.
כן, אני צודק.
כל זה נמצא במולקולה
שמכילה את המידע הגנטי שלנו, ה DNA (דנ"א).
חומצת גרעין (חומצה דיאוקסיריבונוקליאית).
אני לא יכול להסביר עכשיו כיצד מידע גנטי
מקודד בדנ"א שלנו,
אך אני יכול לספר לכם שיש כאן יוצא מן הכלל.
ביוצא מן הכלל כוונתי לכך שכל המאפיינים שעליהם סיפרתי לכם
מקודדים בדנ"א.
אבל יש הבדלים בין יצורים חיים שאין להם קשר לדנ"א,
אלא קשורים בסביבה.
למשל, סגן הנשיא הארגנטינאי חוליו קובוס
והנשיא הארגנטינאי לשעבר פרננדו דה לה רואה
שניהם שייכים למין ההומו-סאפיאנס.
ויש אנשים שדנים ברצינות על האפשרות שצריך
לשייך אותם לתת-מין דוביטאטיבוס. (צחוק)
אם כן, שני האנשים ללא ספק נראים דומים
-- כולם מסכימים --
אבל הדמיון בניהם איננו גנטי, אלא סביבתי.
הם מייחסים את האידאולוגיה, החסרונות, היכולות,
שלהם לדברים שקרו להם
במהלך חייהם, וכנראה גם
בגלל גירויים שקיבלו בזמן היותם ברחם.
מדוע?
הפנוטיפ (התכונות הנראות) הוא סיכום בלתי הפיך
של התכונות בגנים (גנוטיפ) וההשפעה הסביבתית.
בכמה מקרים, הגנים הם הגורם השולט.
באחרים, הסביבה היא מה שמשפיע על התכונות הסופיות.
מה זה פנוטיפ?
הפנוטיפ הוא האספקט, המורפולוגיה,
הפיזיולוגיה, ההתנהגות.
הגנוטיפ הוא התכונות כמו שהן מקודדות בדנ"א.
הסביבה, היא מה שהיא.
המבנה של דנ"א הוא סליל כפול
המורכב ממין אותיות כימיות
שנקראות בסיסים, שמכתיבים
לתא כיצד לייצר חלבונים.
מבנה הדנ"א התגלה ב 1953
על ידי שני המדענים המפורסמים:
ג'יימס ווטסון ופראנסיס קריק.
פראנסיס קריק נפטר בשנת 2004.
שניהם קיבלו פרס נובל בשנת 1962.
ג'יימס ווטסון עדיין חי.
במהלך 60 השנים האחרונות, הוא היה עד
למהפיכה, לא רק מדעית,
אלא גם מהפיכה בתעשיה,
בחברה ובחיי היום-יום.
כיוון שעם גילוי המידע הטמון במטען הגנטי
שנמצא בדנ"א,
אספקטים רבים בחיינו השתנו ללא הכר.
בתמונה הזו אפשר לראות את קריר עם סרגל החישוב שלו.
הצלם ביקש מקריק ב 1953
להצביע על הדגם של מבנה הדנ"א עם סרגל חישוב.
בדקתי אתמול, ואף אחד מתחת לגיל 40
לא ידע מה זה סרגל חישוב.
כאן אפשר לראות.
זה כלי לחישוב השורש הריבועי,
לוגריתמים, מכפלות ומנות
ללא שימוש במכשירים אלקטרונים.
ב 1953, לא היו מיזמים כאלה כמו
"לפטופ לכל ילד",
אלא "סרגל חישוב לכל ילד".
סרגלי חישוב לא הופצו באופן המוני,
רק רציתי להצביע על הנקודה הזאת בהקשר ההיסטורי.
המהפיכה הזו שווטסון היה עד אליה
-- ועדיין עד אליה --
מערבת רפואה,
דברים כמו אבחון של מחלות גנטיות או מדבקות וסרטן,
או תרופות המיוצרות בטכנולוגיה של דנ"א רקומביננטי:
אינטרפרונים, אריטרופוייטין, הורמון גדילה, אינסולין.
חיסונים רקומביננטים, כמו החיסון כנגד צהבת B,
שרובכם, או רבים מבניכם, קיבלו.
החיסונים יוצרו בשיטות של הנדסה גנטית.
טיפול גנטי, למרות שלא נעשה בו שימוש יום יומי,
התקדם רבות במחקר.
חיות מהונדסות גנטית.
רפואה מותאמת אישית בעתיד.
נוגדנים חד שבטיים (מונוקלונלים), שיוצרו לראשונה על ידי זוכה פרס נובל
סיזר מילשטיין.
בפתולוגיה משפטית,
הקביעה של זהות וקשרים משפחתיים.
אני רוצה להתמקד רגע בנושא הזה,
כיוון שהוא דיי רלוונטי למדינה שלנו.
התחום של שונות ודמיון ברצפי דנ"א
אפשר למדינה שלנו להוביל בקביעת זהויות.
במיוחד, הזיהוי של ילדים של נעדרים
והקשר שלהם עם הסבא והסבתא.
יש אנשים שאומרים שאנליזה של דנ"א מיטוכונדריאלי
תוכננה במיוחד לסבים וסבתות של פלאזה דה מאיו. (הפגנות שנערכו על ידי אמהות לילדים שנעלמו באופן מסתורי במהלך שנות הדיקטטורה בארגנטינה)
אני רוצה להרהר במשהו כאן.
זה חיוני להשתמש באנליזות דנ"א
על מנת לגלות את האמת בתיק של
הילדים של ארנסטינה הררה דה נובל.
כמו שהביולוגיה יוצרת הבדלים בין מינים שונים,
כך היא יכולה להבדיל בין
ילד מאומץ לילד ביולוגי.
זו האמת שארגנטינה
לא יכולה להסתיר יותר.
(מחיאות כפיים)
התעשייה והחקלאות עברו מהפיכות משלהן.
יש לנו כיום תעשית תרופות המבוססות על דנ"א רקומביננטי,
הייצור של אנזימים בשביל התעשיה,
זיהוי של הרעלות מזון,
חיות מהונדסו גנטית
-- שארגנטינה היא חלוצה בתחום --,
מיון של זרע של סוסי הרבעה,
זיהוי של עדרים שנגנבו,
צמחים מהונדסים גנטית שמיוצרים בארגנטינה,
ההתרחבות של ייצור סויה ושל יתרות המטבע שלנו.
אני רוצה להתעמק בדוגמאות אלה.
אני מניח שאתם לא יודעים זאת, אבל הבאתי
מכנסי ג'ינס לא משופשפים.
כל מכנס ג'ינס משופשף שנמכר כיום בעולם
עובר את התהליך על ידי אנזים שמיוצר בהנדסה גנטית.
התהליך של שטיפה עם אבנים שוחקות כבר לא קיים.
מכנסי ג'ינס כבר לא עוברים שטיפה עם אבנים בתעשייה.
שוחקים אותם עם צלולאז, שמיוצר על ידי פטרייה.
ג'ינס עשוי מצלולוז,
צלולאז מעכל אותו. לפטרייה הזו יש גן
שהועבר לחיידק.
החיידקים מגודלים באופן תעשייתי ומייצרים את האנזים
שמשמש בתעשייה על מנת ליצור את המראה המשופשף.
תראו כמה השפיעו המהפכות הטכנולוגיות והביוטכנולוגיות
על חיי היום-יום שלנו.
כולם קונים ג'ינסים משופשפים.
כרומוזומים נמצאים בתוך תאים.
דנ"א נמצא בכרומוזום.
הדנ"א מחולק לחלקים שונים הנקראים גנים.
כל גן משועתק על מנת ליצור חומצת גרעין אחרת שנקרא רנ"א .
הרנ"א הזה משועתק על מנת ליצור חלבון,
שהוא התוצר הסופי שמבצע פעולות שונות בתאים שלנו.
החלבונים הם כמו הפועלים בתאים.
זה מתחיל להות מסובך וזה קשור
לנושא שאני רוצה לשתף אתכם בו.
גן בבסיסו בנוי
מחלקים שנמצאים לסירוגין
שנקראים אקסונים ואינטרונים.
כאשר הם משועתקים, שניהם עוברים שיעתוק: אקסונים ואינטרונים.
אבל לפני שההעתקה השניה מתרחשת,
הרנ"א מבטל את האינטרונים
-- הוא זורק אותם החוצה --
וקושר את האקסונים הנותרים אחד לשני.
התהליך הזה נקרא שחבור (splicing),
שבעקרון משמעותו "גזור והדבק",
התהליך הזה מתרחש בתאים שלכם ברגע זה ממש,
כל הזמן, לכל אורך היום
בכל הגנים שלכם.
אתם מייצרים רנ"א ארוך שלאחר מכן מקוצר.
עד שנות ה-80, האמינו שכל גן
מייצר חלבון אחד בלבד.
אולם, באמצע שנות ה-80,
גילו גן שמייצר חלבונים רבים.
התהליך הזה נקרא שחבור אלטרנטיבי (alternative splicing),
והוא וריאציה של תהליך השחבור שאותו הראיתי לכם.
הוריאציה המסובכת הזאת מרמזת על כך
שאם לגן יש אקסונים ואינטרונים,
כאשר הוא משועתק, העותק הראשון משועתק כרנ"א
עם אקסונים ואינטרונים, אבל תהליך השחבור
יכול להתרחש בשתי דרכים שונות.
הוא יכול להשאיר או להוציא את האקסון שבמרכז,
מכאן, שהגן יכול לייצר שני חלבונים שונים.
זה נעשה אפילו יותר מסובך,
כיוון שכל גן שלנו יכולים לקודד ליצירת מאות חלבונים שונים.
שחבור אלטרנטיבי הוא ככל הנראה הגורם
למורכבות הגדולה של בעלי החוליות.
זה אנחנו.
מדוע?
ראו, התולעת המיקרוסקופית הזאת נקראת קאנורהבדיטיס אלגאנס (C.elegans),
היא חסרת חוליות מיקרוסקופית באורך של מילימטר אחד
שמורכבת מאלפי תאים.
כל תא כזה מכיל 19,000 גנים.
זה בסדר, מספרים לא מעידים על כלום.
זו חייה אחרת, הנקראת מדונה,
השייכת למין שנקרא הומו סאפיאנס.
אנחנו יכולים להבחין בקלות שהיא בעלת חוליות מאקרוסקופית,
היא בעלת גובה של כמעט 2 מטרים ומכילה עשר בחזקת שלוש עשרה תאים.
שזה 10 טריליון תאים,
ויש לה 23,000 גנים.
אפילו אם נרצה להימנע מלהתמקד בעצמנו,
זה ברור שמדונה ואנחנו הרבה יותר מורכבים
מהתולעת המיקרוסקופית.
ולמרות זאת, מספר הגנים בנינו דיי דומה.
אז היכן ההבדל?
בתור התחלה עלינו לדעת מה איננו נכון:
איננו מורכבים יותר בגלל מספר הגנים שלנו.
כמו כן, אפילו אם 19,000 ו 23,000
הם מספרים דומים,
התולעת הזו יכולה לייצר 25,000 חלבונים עם 19,000 גנים,
בעוד שאנחנו, עם 23,000 גנים, יכולים לייצר
בערך 100,000 חלבונים,
כיוון ש 80% מהגנים שלנו מסוגלים
לייצר יותר מחלבון אחד בעזרת התהליך הזה של שחבור אלטרנטיבי.
זה מצביע על כך שהמורכבות האדירה שלנו קשורה
לכמות האדירה של חלבונים שביכולתינו לייצר.
כאשר אני אומר "אנחנו", אני מתכוון לבעלי החוליות:
יונקים, ציפורים.
איננו מתכוון רק לבני אדם.
אם כן, ראינו שהגנים שלנו
מסוגלים לייצר הרבה יותר חלבונים מאשר אלה של התולעת.
שחבור אלטרנטיבי
-- אותו אנחנו חוקרים במעבדה שלנו --
חשוב מאוד בהקשר של מחלות רבות.
לדוגמא אני יכול להזכיר:
סרטן השד, המעי והכליות. מחלות תורשתיות,
כמו תסמונת ה-X השביר או מיוטוניק דיסטרופי (הפרעה בכיוון השרירים),
או סיסטיק פיברוזיס.
אני רוצה לתת לכם דוגמא
שהיא לאו דווקא מחלה ואפילו לא הוכחה,
אבל היא מראה כיצד שחבור אלטרנטיבי
מתקשר לחיי היום יום שלנו.
זאת אוזן.
בתוכה, ניתן למצוא התקן חושי, האוזן הפנימית.
אם נסתכל בתוך האוזן, באוזן הפנימית,
יש שם משהו שנקרא שבלול.
בתוך השבלול ישנו נוזל שרוטט כתוצאה מגלי קול.
בתוך הנוזל ישנם תאים שנקראים תאי שערה.
תאי שערה הינם שערות קטנות.
לשערות הללו יש תעלות בתוכן, כאן בירוק,
הן נמצאות בממברנה ויכולות להיות סגורות או פתוחות.
בחוץ, בנוזל, ישנם מלחים, יונים.
כאשר גלי קול גורמים לנוזל לרטוט,
תאי השערים זזים באופן מכאני.
כאשר הם זזים, הם פותחים את התעלות,
היונים נכנסים פנימה כאן -- היכן שהחץ מצביע --
נוצר אימפולס חשמלי שעובר אל המוח
וגורם לנו להרגיש את הצלילים.
העניין הוא שלאורך השבלול,
התאים קולטים תדרים שונים של גלי קול.
אנחנו יכולים לקלוט תדרים שונים.
מאמינים שכל אחת מהתעלות הירוקות הללו
בכל תא שערה
הוא וריאנט שונה של שחבור אלטרנטיבי.
מה זה אומר?
שהיכולת שלנו לקלוט ולפרש תדרים שונים
קשורה לחלבון אחד בלבד של התעלה
-- אני לא יודע אם הוא בנוי ממספר שרשראות חלבוניות, זה עניין טכני --
הוריאציות של החלבון
הסתגלו לקלוט תדרים שונים
וליצור סיגנל עצבי
בעוצמה משתנה כתלות בתדר.
במילים אחרות, אנחנו יכולים להגיד ששחבור אלטרנטיבי
הוא כמו מוזיקה לאזנינו והוא מאפשר לנו להבחין,
למשל, בין בטהובן
לביטלס.
כיצד שחבור אלטרנטיבי מבוקר ?
בשתי הדקות שנותרו אני אנסה
לדחוף לשתי שקופיות שתיים עשרה שנים של מחקר
של המעבדה שלנו למדעי הטבע ומדעים מדוייקים,
באוניברסיטה של בואנוס איירס.
הזכרתי כבר שאם האנזים שמעתיק את הגן
ויוצר את הרנ"א איטי, הוא מאפשר זריקה של האינטרונים
אחד אחרי השני, על מנת לקבל רנ"א עם כל האקסונים.
התוצאה היא וריאנטים שונים של שחבור אלטרנטיבי לכל גן.
לעומת זאת, אם האנזים מעתיק במהירות,
המקטע עם האקסון הפנימי יזרק החוצה,
אינטרונים לא יכולים להיזרק אינדיבידואלית
כך שנוצר וריאנט שונה.
גילינו שמהירות ההעתקה
קובעת בחלקה את התוצאה
של איזה חלבון יווצר על ידי כל גן.
לא מזמן, גילינו גם שמהירות ההעתקה
מוגבלת בחלקה הגדול על ידי מבנה הדנ"א.
הדנ"א איננו עירום.
הוא מכוסה בחלבונים, שנקראים כרומטין.
הכרומטין בגרעין התא יכול להיות דחוס או רפוי.
אם הוא רפוי, ההעתקה מתבצעת במהירות.
אם הוא דחוס, ההעתקה איטית יותר,
כפי שמראה המשאית כאן.
זה ההבדל בין נסיעה על חצץ או על אספלט.
על חצץ צריך לנהוג לאט יותר,
בגלל שקיימים מכשולים רבים.
נותרו לי עוד 55 שניות. שתי השקופיות הללו
מראות 12 שנים של עבודה בקבוצת המחקר שלנו
בפקולטה למדעים מדוייקים
במכון IFIBYNE של CONICET,
שהמנכ"ל שלו נמצא כאן בקהל,
באוניברסיטה של בואנוס איירס.
אמרו לי לא להגיד שום דבר, אבל אני לא יכול להתאפק.
האוניברסיטה של בואנוס איירס היא אוניברסיטה ציבורית, אוניברסיטה ממלכתית.
היא חופשית, אוטונומית, (מחיאות כפיים)
מנוהלת בשיתופיות, חילונית, מגיעים אליה אנשים בהמוניהם,
מדעית וטכנולוגית, מתאפיינת במצויינות.
(מחיאות כפיים)
הכנתי אחרית דבר, אבל אני לא אראה אותה.
זה הכל. הרעיון שלי, אם TED הוא מקום לרעיונות,
או לשיתוף רעיונות, הרעיון בשקופית האחרונה
הוא סוג של רעיון נגדי.
בשנות ה-90 ניסו לשכנע אותנו
שהחינוך צריך להיות מופרט,
אליטיסטי ואקסקלוסיבי של אוניברסיטאות פרטיות.
אתם כבר יודעים, אם אתם מכירים אותי:
אני מגן של האוניברסיטה הציבורית.
אבל זה לא משהו גחמני.
הניסיון היום יומי שלנו מראה שאוניברסיטה ציבורית,
תחת התנאים שציינתי,
היא המקום הטבעי ליצירה וטיפוח של ידע.
אוניברסיטה פרטית יכולה לנסות לכוון
ליצירת ידע, אבל היא איננה יכולה להשיג את זה.
היא איננה יכולה, כיוון שחסרים לה
חלק גדול מהגורמים הללו.
תודה רבה.
(מחיאות כפיים)