הידען
אילוסטרציה – מערכות האיתות בתא (לא קשורה למחקר הנוכחי)
חוקרי הטכניון פיתחו שיטה המשלבת ניצול טכנולוגיות גנטיות מודרניות עם טכניקות קלאסיות לגידול תאים שפותחו בשנות החמישים של המאה הקודמת, בכדי לחקור את התהליכים הבסיסיים המאפשרים התפתחות מערכות בקרה גנטיות מורכבות במהלך האבולוציה, כך מפרסם כתב העת “Genetics”.
החוקרים, פרופסור ארז בראון מהפקולטה לפיסיקה וד”ר נעמה ברנר מהפקולטה להנדסה כימית, אומרים כי במהלך האבולוציה נוצרים זנים חדשים ומורכבים יותר על ידי שינויים במבנה של המערכת הגנטית. במיוחד חשובים שינויים בלוגיקה של מערכות הבקרה האחראיות להפעלת הגנים. הבעיה היא לחקור את התהליכים המתלווים לשינויים גנטיים אלו, כאשר בידי החוקרים יצורים נתונים, וזמן חיים קצר מאד ביחס לזמנים המאפיינים תהליכים אבולוציוניים.
החוקרים מסבירים: “דמיינו לעצמכם שדון המחווט בצורה שרירותית חלקים שונים של המעגלים החשמליים במחשב שלכם; מהו הסיכוי של מחשב זה להמשיך ולמלא את תפקידו לאחר חיווט מחדש שכזה? קטן ביותר! בניסויים שנערכו בטכניון הראינו כי תאי שמרים, בעקבות חיווט שרירותי של מעגלים גנטיים, ידעו להסתגל בתוך זמן קצר ולתפקד בצורה אופטימלית עם לוגיקת בקרה חדשה לחלוטין. הסתגלות זו שונה מהותית מזו המושרית על ידי מוטציות גנטיות אקראיות: כל התאים מסתגלים במוקדם או במאוחר, ולא רק תת-קבוצה קטנה; כתוצאה מכך זמן ההסתגלות של האוכלוסיה כולה קצר בהרבה מזה הדרוש להסתגלות גנטית (פחות מעשרה דורות). יתרה מכך, ההסתגלות הפכה ללמידה עם זיכרון (בדומה לתהליכי למידה וזיכרון במערכת עצבית) כך שיכולת התפקוד במצב החדש הועברה בתורשה על פני דורות רבים”.
קיומם של תהליכי למידה וזיכרון בתאים כגון השמר, התומכים בהתקבעות שינויים גנטיים משמעותיים, מדגים את היכולת האבולוציונית של גנום פשוט לייצר מורכבות מבלי לשנות את מספר הגנים, “רק” על ידי תהליכי חיווט מחדש של רכיבי המערכת הקיימת.
זוהי הפעם הראשונה שיכולת כזו הודגמה בניסוי מעבדה. עבודה זאת פותחת את האפשרות לחקור את התהליכים הביולוגיים המאפשרים לתא, בניגוד למערכות מהונדסות כמו המחשב, לפתח תבניות מורכבות מתוך רכיבים קיימים, כפי שאנו רואים בטבע שסביבנו.
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~483295441~~~233&SiteName=hayadan
