 |
|
לכבוד צאת הסרט השלישי (ובתקווה גם האחרון) בסדרת פארק היורה, סקירה קצרה של ההתקדמות בתחום הפליאוגנטיקה בעשור האחרון מובילה למסקנה המעציבה שדינוזאורים, כנראה, לא יהלכו שוב על פני האדמה.
|
|
| מדע • גל חיימוביץ' • יום ו', 27/7/2001, 19:19 |
|
 |
|
מייקל קרייטון פרסם את הספר פארק היורה בשנת 1990. הרעיון שהעלה בספר הוא מקורי, פשוט ומעניין - מדוע לא לנצל את טכנולוגיית הביולוגיה המולקולרית ("הנדסה גנטית") על מנת לשחזר דנ"א דינוזאורי ולהשתמש בדנ"א המשוחזר על מנת להחזיר לחיים את אותם ענקים, ששבו את דמיונם של בני האדם מאז נתגלו לראשונה?
רעיון פשוט אך קשה לביצוע. מולקולות הדנ"א נוטות להתפרק ולהתרכב עם חומרים שונים, כך שהסיכוי שמולקולות אלו ישרדו במשך עשרות ואף מאות מיליוני שנים במאובני הדינוזאורים הוא אפסי. ובאמת, עד היום לא הצליחו לחלץ דנ"א ממאובני דינוזאורים. הפתרון שהציע קרייטון, פתרון טוב לכל הדעות, הוא לחלץ דנ"א מתוך חרקים המשומרים בענבר. ענבר הוא שרף עצים שהתאבן (תהליך זה לוקח כ-4 מיליון שנים). לעיתים, קורה שחרקים נלכדים בשרף וכך נותרים משומרים במצב מעולה. אם, נאמר, יתוש מצץ דם של דינוזאור ומיד אחר כך נלכד בענבר והתאבן, הרי שאם נצליח לחלץ את אותו דם דינוזאורי ממערכת העיכול של החרק יהיה לנו דנ"א דינוזאורי. עתה, כל שנותר הוא לקבוע את הרצף של הדנ"א. במקרים של חוסרים ברצף נשלים עם דנ"א של יצורים קיימים, כגון צפרדעים, זוחלים או עופות. לאחר שהשלמנו את הרצף, נארוז אותו יפה בכרומוזומים ונכניס לתא ביצה מלאכותי - ופלא פלאים, יש לנו דינוזאור תינוק.
לרוע המזל, בעיות רבות מונעות מהחוקרים ליישם את אותם רעיונות ולגדל דינוזאורים במעבדה. הבעיה העיקרית היא שדנ"א, כאמור, פשוט לא שורד מיליוני שנים, אפילו לא בענבר. בעשור האחרון היו מספר קבוצות שניסו להפיק ולרצף דנ"א של חרקים שנלכדו בענבר (גילם של המאובנים נע בין 20 ל-120 מיליון שנה). החרקים שחולצו מן הענבר נטחנו עד דוק בכדי למצות את מירב הדנ"א שנותר בהם ותמצית החרקים, אשר קיוו שמכילה דנ"א, נלקחה לאנליזה. כדי לזהות האם יש שם דנ"א והאם ניתן לגלות את הרצף שלו, נעשה שימוש בשיטה הנקראת Polymerase Chain Reaction, או PCR. שיטה זו מאפשרת להגדיל באופן משמעותי (בדרך־כלל פי 2 בחזקת 30) את הכמות של קטע דנ"א ספציפי באורך של עד כ-1500 בסיסים, מתוך כמות מועטה ביותר של דנ"א (פיקוגרמים ופחות מזה), וזאת תוך שעות בודדות. תוצר ה-PCR נלקח לאנליזה לקביעת הרצף. החוקרים ניסו לגלות קטע קטן מתוך אחד הגנים השמורים ביותר באבולוציה, כמו גם מקטעי דנ"א קצרים הייחודיים לחרקים. הגן הנ"ל ומקטעי הדנ"א האלו מצויים במספר רב של עותקים בגנום (עשרות ומאות עותקים) לעומת גנים "רגילים", להם יש רק שני עותקים בתא (אחד מהאם ואחד מהאב) - כך שאם שרד דנ"א, ישנו סיכוי גדול יותר לחלץ את הגנים רבי־העותקים.
בחלק מהמקרים הצליחו החוקרים לקבל את רצפי הדנ"א להם ציפו. אולם, השוואה עם רצפים ידועים הנמצאים במאגרי המידע העולמיים העלתה, כי כל הרצפים שחולצו מתוך מאובני חרקים זהים לרצפים של עובשים ופטריות הקיימים כיום. במקרים מסוימים התגלה שהדנ"א שחולץ נובע בעצם מזיהום של דנ"א של חרקים החיים כיום, אותם בדקו לפני כן במעבדה. בעיית הזיהומים היא בעיה חמורה ביותר. שיטת ה-PCR היא שיטה רגישה מאד, כך שאפילו כמות מעטה ביותר של דנ"א שמקורו בזיהום תגרום לכמויות נכרות של זיהום בתוצר הסופי.
אם נחזור רגע לדינוזאורים - קבוצה מסוימת דיווחה לפני כשנה על שחזור מקטע קטן (130 בסיסים) של דנ"א דינוזאורי, ובדיווח נמסר שהרצף היה זהה ב-100% לקטע דנ"א מקביל של תרנגול הודו. למרות פרסום הממצא, החוקרים עצמם שרויים בספק רב לגבי תוצאותיהם וזאת משום שלדברי החוקרים, בתקופת המחקר נהגו לאכול כריכים עם בשר הודו במעבדה.
קבוצת מחקר מסוימת ניסתה, כניסוי ביקורת, לחלץ דנ"א של חרקים אשר נלכדו בשרף שעוד לא התאבן לענבר וגם כאן הם נכשלו. המסקנה המתבקשת מכל המחקרים האלו היא שמולקולות הדנ"א אינן מסוגלות לשרוד במשך מיליוני שנים, אפילו בתנאים היבשים והמגנים כביכול שבענבר.
למעשה, הדנ"א העתיק ביותר שהצליחו לרצף בהצלחה הוא דנ"א מיטוכונדריאלי (גם הוא רב־עותקים), מתוך מאובן של אדם ניאנדרתאלי בן כמאה אלף שנה. מחקר זה הראה למעשה כי האדם המודרני, הומו סאפיינס, לא התפתח מהאדם הניאנדרתאלי אלא במקביל לו. מלבד דנ"א ניאנדרתאלי, הצליחו חוקרים לשחזר גם מספר גנים של ממותה (בת 13,000 שנים), עצלן ענק (כנ"ל) ודוב מערות (בן 33,000 שנים). במקרה של הממותה הצליחו החוקרים לשחזר גם מספר גנים בעלי שני עותקים, אך יש לציין שמאובן הממותה נמצא באיזור קפוא וסביר להניר שההקפאה עזרה לשמר את הדנ"א.
דווקא השיטה המשנית המוזכרת בספרו של קרייטון, "שיטת מיצוי הנוגדנים של לוי (Loy)", נראית מבטיחה יותר למחקר. שיטה זו, שאינה מוסברת בספר, מבוססת על השימוש בנוגדנים כדי לזהות חלבונים ספציפיים בדגימה פרה־היסטורית. ד"ר לוי השתמש בשיטה זו כדי לזהות שאריות דם על משטחי כלים בני עשרות אלפי עד מאה־אלף שנים, ואף לזהות את סוג החיה לה היה הדם שייך. נוגדן הוא חלבון המיוצר על־ידי תאים של מערכת החיסון. לחלבון יש את צורת האות Y, כאשר שתי הזרועות מכילות בקצותיהן אתרים לקישור של מולקולה מסוימת (מולקולה זו נקראת ה"אפיטופ", epitope, של הנוגדן). נוגדנים נוצרים בעיקר כנגד קטעי חלבון קצרים (פפטידים), אבל ניתן ליצור נוגדנים גם נגד מולקולות רנ"א, דנ"א סוכרים ומולקולות אחרות. הקישור הוא לרוב ספציפי מאוד, וחזק מאוד. בכל גוף ישנם כמאה מיליון נוגדנים שונים, כל אחד מהם כנגד אפיטופ שונה (רפרטואר זה שונה בין פרטים שונים). כאשר נוגדן נקשר למולקולה מסוימת, הוא מסמן אותה להשמדה על־ידי מערכת החיסון.
ההתאמה הפרטנית מאוד של הנוגדנים לאפיטופ מסוים הפכה אותם לכלי עזר רב־עוצמה במחקר הביולוגי כיום, בעיקר כשיש צורך לזהות אם חלבון מסוים נמצא בתא, ואם כן - היכן. לצורך כך נעשה שימוש בנוגדן המסומן בחומר פלואורסצנטי. אם החלבון המבוקש מצוי בדוגמה, נראית צביעה פלואורסצנטית במקום בו נמצא החלבון, מכיוון שהנוגדן נקשר אליו.
ד"ר מארי שוויצר מנאס"א מנצלת את הנוגדנים על־מנת לזהות חלבונים במאובני דינוזאורים. כך למשל, על־ידי שימוש בנוגדנים נגד קולגן (החלבון העיקרי בעצם ובסחוס), הצליחה ד"ר שוויצר לזהות את החלבון במאובן של טירנוזאורוס רקס. יתר על כן, היא הכינה נוגדנים נגד תמצית של מאובן טי־רקס, ונוגדנים אלו זיהו חלבוני המוגלובין ואלבומין (החלבונים העיקריים בדם) של עופות ויונקים מודרניים, מה שמעיד על כך שהמאובן הכיל חלבונים אלו ושחלבונים אלו היו דומים לחלבונים עכשוויים. בשרידים מאובנים של דינוזאור/עוף קדום בשם Shuvuuia deserti היא זיהתה חלבון ייחודי לנוצות.
שתי הגישות שהוזכרו כאן מבוססות בעצם על כמה הנחות עבודה:
1. חומר ביולוגי (דנ"א, חלבונים) השתמר במרוצת עשרות מיליוני השנים שחלפו.
2. אנו מכירים את הרצף של המולקולה המבוקשת, או את המבנה שלה.
3. יש לנו כמות גדולה של החומר הביולוגי, שיכול לשמש לנו לאנליזה.
ההנחה הראשונה נמצאה כשגויה, לפחות עבור דנ"א. אך גם אם דנ"א כן משתמר לאורך מיליוני שנים, כמות הדנ"א, כמו גם החלבונים, אינה מספיקה לשחזור מלא. על מנת לנסות לשחזר קטע דנ"א יחיד קטן של חרק מאובן, טחנו החוקרים חרק שלם. על מנת לזהות את הגנים של הממותה, נטחנה שן שלמה של המאובן. כמה חומר נצטרך על מנת לשחזר מאה גנים? אלף גנים? מאובנים הם, כידוע, נדירים למדי. האם יש לטחון את כל מאובניו של מין מסוים על מנת לשחזר מספר גנים שלו?
וכאן אנו מגיעים לבעיה השניה - כדי ליצור נוגדנים נגד חלבון מסוים, אנו זקוקים לאותו חלבון עצמו. כדי לרצף קטע כלשהו, אנו צריכים להכיר לפחות חלק מהרצף. בשיטת ה-PCR למשל יש צורך בכעשרים בסיסים מכל צד. ישנן דרכים לעקוף זאת, למשל על־ידי יצירת ספריות של רצפים אקראיים, אך אלו שיטות שיצריכו עוד יותר חומר, וגם הרבה יותר עבודה.
בספר, הניח קרייטון כי ניתן יהיה להשלים רצפים חסרים (ואיך נדע שהם חסרים?) באמצעות הומולוגיה עם רצפים של בעלי־חיים בני ימינו. בפועל, הנושא סבוך הרבה יותר. חלבונים מסוימים יכולים להיות זהים ב-95%, אולם האחוזים הבודדים הנותרים יעשו את כל ההבדל. לעומת זאת, ישנם חלבונים השונים מאוד זה מזה, למעט קטע קצר מאוד הדומה בין שניהם, ולחלבונים יש פעילות דומה והם אף מסוגלים לחפות אחד על השני. ייתכן שכאן טמון פתרון כלשהו.
אחת ההשערות האבולוציוניות היא שהעופות התפתחו מהדינוזאורים. אם כך הדבר, האם אפשר יהיה להסיק את הרצף הדינוזאורי מהשוואה של מספר רב של גנומים ציפוריים? ייתכן שבעזרת משחק במחשב של השוואות רצפים בין עופות וזוחלים קיימים והעלאת השערות לגבי שינויים אבולוציוניים אפשריים, ניתן יהיה ליצור רצף גנטי של "אב־טיפוס" דינוזאורי.
בכל אופן, כפי שזה נראה היום, הסיכוי לשחזור של דינוזאורים מתוך חומר מאובן הוא נמוך ביותר. הממצאים מראים שדנ"א אינו שורד למשך יותר מכמה עשרות, או לכל היותר מאות, אלפי שנים. נראה כי חלבונים (לפחות המעט שנבדקו) מסוגלים לשרוד לאורך מיליוני שנים, אך לזהות רצף של חלבון קשה יותר מאשר רצף דנ"א, אם בכלל יש מספיק חלבון לאפשר זאת. שחזור של מאובנים צעירים יותר, בני כמה עשרות אלפי שנים, נראה קרוב יותר, אם כי עדיין רחוק היום בו נראה ממותה בגן החיות. הרעיון של שחזור אב־טיפוס דינוזאורי במחשב (In Silico), קוסם ככל שיהיה, גם הוא עדיין רחוק מאתנו בכמה עשרות שנים לפחות. בינתיים, נאלץ להסתפק בדינוזאורים מבית היוצר של סטיבן שפילברג.
|
קישורים
פארק היורה - אתר הסרט הרשמי
|
|
 |
RSS מאמרים |
כתבו למערכת |
אודות האתר |
טרם התעדכנת |
ארכיון |
חיפוש |
עזרה |
תנאי שימוש