לאלו החוששים מזליגת יצורים סינתטיים לטבע, מסתבר אורגניזמים סינתטיים המתבססים על הזמינות של חומרים ספציפיים לשם התפתחותם ואשר אינם מצויים בטבע לא יוכלו להתחרות או לשתף את החומר הגנטי שלהם עם הזנים הטבעיים, וימותו בהעדרם
המידע הגנטי של כל היצורים החיים מאוחסן במולקולת דנ”א המורכבת מארבעה בסיסים: אדנין, ציטוזין, גואנין ותימין. צוות חוקרים בינלאומי הצליח עתה לייצר חיידק המכיל דנ”א שבו הבסיס תימין הוחלף באבן-בניין סינתטית ששמה 5-כלורואורציל, חומר רעיל לשאר האורגניזמים.
כפי שתואר במאמר המפרט את תוצאות המחקר ואשר פורסם בכתב-העת המדעי Angewandte Chemie International Edition, המחקר הניסיוני התבסס על טכנולוגיה ייחודית שפותחה ע”י שניים מהחוקרים ואשר מאפשרת אבולוציה מוכוונת של אורגניזמים בתנאים מבוקרים במיוחד. אוכלוסיות גדולות של תאי חיידקים גודלו בתרבית למשך תקופות ארוכות בנוכחות של חומר רעיל – במקרה זה, 5-כלורו-אורציל – בריכוזים שאינם קטלניים, תוך אילוץ לקבלת בחירה של זנים גנטיים המסוגלים להתמודד עם ריכוזים גבוהים של החומר הרעיל ולשרוד בו.
בתגובה להופעתם של זנים כגון אלו באוכלוסיית התאים, הריכוז של החומר הרעיל במצע הגידול גדל ובכך הותיר את לחץ הבחירה קבוע. שיטה אוטומטית זו לאבולוציה ארוכת טווח יושמה להכנת חיידק אשריכיה קולי מהונדס גנטית שאינו מסוגל לסנתז באופן טבעי את הבסיס תימין ואשר אולץ להתפתח במקום זאת באמצעות 5-כלורו-אורציל. לאחר תקופת גידול של כאלף דורות התפתחו חיידקים המהווים צאצאים של הזן המקורי ואשר הכילו בתוכם דנ”א שבו הוחלף הבסיס תימין בחומר 5-כלורו-אורציל באופן מלא. אנליזת גנום חשפה מוטציות רבות בדנ”א של החיידק המהונדס. התרומה של מוטציות אלו להסתגלות של התאים לבסיס המכיל כלור תהיה הנושא של מחקרים עתידיים.
מלבד העניין הבולט בשינוי הקיצוני הזה בכימיה של מערכות חיות עבור מחקר בסיסי, המדענים מחשיבים את התוצאה של מחקרם כבעלת חשיבות מרובה עבור תחום ה”קסנוביולוגיה” (xenobiology, ביולוגיה של בני עולמות אחרים), תת-תחום בביולוגיה הסינתטית. תחום צעיר זה במדעי החיים מתמקד ביצירה של אורגניזמים חדשים שאינם מצויים בטבע ואשר מהונדסים כך שיכילו בתוכם מאפיינים מטבוליים מיטביים ליצירת אנרגיה חלופית או להפקת כימיקלים סינתטיים בעלי חשיבות גבוהה.
בדומה לאורגניזמים מהונדסים גנטית (GMOs), מתייחסים לאורגניזמים אלו כאל איום פוטנציאלי למערכות האקולוגיות הטבעיות במקרה והם ישוחררו מהמעבדה, באמצעות תחרות ישירה עם האורגניזמים מהזן הטבעי, או באמצעות השפעה של הדנ”א הסינתטי שלהם.
מדענים מודעים לעובדה כי חסימה פיסיקלית לא תמיד תצליח למנוע מבעד צורות חיים מהונדסות מלהגיע לסביבה הטבעית, באותו אופן שאיזוטופים רדיואקטיביים מסוגלים לדלוף לסביבה של מתקן גרעיני.
אולם, מסבירים החוקרים, אורגניזמים סינתטיים המתבססים על הזמינות של חומרים ספציפיים לשם התפתחותם ואשר אינם מצויים בטבע, או כאלה המכילים במידע הגנטי שלהם אבני-בניין לא-טבעיים לא יוכלו להתחרות או לשתף את החומר הגנטי שלהם עם הזנים הטבעיים, וימותו בהעדרם.
20 תגובות
קמילה,
יש לי סימפטיה רבה לחיידקים, במיוחד אלה שעוזרים לי לגדל את הירקות האורגנים בגינה. וכן גם לחלק מה”טפילים” הגדולים יותר (נמלים, אזוביות, שלשולים וג’וקים בקומפוסט שעושים את העבודה בשבילי).
לא נראה לי שאנחנו חלוקים בדעותינו, אך אדגיש שוב שזן שהונדס גנטית על ידי בני אדם עשוי להיות אלים מאוד כלפי זן מסויים (אנשים או משהו אחר) אם כי לא בטוח שיהיה לו יתרון לזמן ארוך לעומת האלה החיים סביבה הטבעית שיגברו עליו לבסוף, או – וזה התסריט הגרוע – ישאילו ממנו תכונות מסויימות.
כל הסיפור הזה עדיין יכול לגרום נזקים עצומים גם בזמן קצר, והטבע ימצא דרך לאזן את העצמו.
האני האחר,
כתבת: “הטבע תמיד מוצא דרך להתרבות ולעשות אבולוציה לזנים הקיימים, בין אם נוצרו באופן טבעי ובין אם לא.”
על מינים נכחדים שמעת? יש ענפים שלמים שכללו מליוני וטריליוני פרטים שלא שרדו את האבולוציה. זה נכון שבינתיים תמיד היו מינים ששרדו לכדי האורגניזמים שקיימים היום אבל עבור רבים אחרים הטבע לא מצא פתרון.
ברגע שיש נישה לא מנוצלת קיים לחץ סלקציה על האורגניזמים לנצל אותה, קרי – אורגניזם שנמצא באותה סביבה ושיוכל לנצל את המשאבים באותה נישה (למשל בעקבות מוטציה) יזכה ליתרון וסביר להניח שישגשג, בדרך כלל על חשבון אורגניזמים אחרים (כי ככלל משאבים הם דבר מוגבל). מהבחינה הזו כדאי שתבין שאתה ואני מהווים נישה מאוד אטרקטיבית עבור מגוון עצום של אורגניזמים, שעבורם אנחנו בית חם ומוגן וכן מקור מזון עשיר, לכן לא מפתיע שאנחנו מותקפים כל הזמן על ידי יתושים, פשפשים, כינים, טפילי מיעיים, חיידקים, וירוסים וכיו”ב. המגפות שקטלו את מירב האנשים לא הונדסו במעבדות מדענים אלא ב”מעבדת” הטבע, לכן צודק מ.ר. שכתב לך שהמשחק באש הוא דבר שמתקיים בשגרה באופן טבעי ואני רוצה לחזק את דבריו ולומר שבמסגרת תהליך האבולוציה מתקיימת כל הזמן סלקציה לטובת יצורים שינסו “לנגוס” בנו. המגפה הגדולה הבאה תקרה באופן טבעי פשוט בגלל שהמעבדה של הטבע הרבה הרבה יותר גדולה ויסודית מכל מה שבני האדם מסוגלים לעשות כיום. בינתיים כל זן אלים שהצבא יכול לפתח, הטבע יכול ליצור גם כן וביעילות רבה בהרבה. זה נכון שתיאורטית בעתיד יהיה ניתן ליצור “וירוסים” (כאן אני משתמשת במושג בהשאלה מעולם המחשבים כשבמקור המושג הושאל מהעולם הביולוגי כמובן) מלאכותיים שהם מאוד שונים ממה שקיים בטבע ושיכולים ליצור נזק אדיר, אבל לשם כך צריך הבנה ושליטה ברמה המולקולרית הרבה יותר טובה ממה שיש לנו כיום. זה תרחיש שלא סביר שיקרה בימי חיינו. דאג מהשפעת, דאג מאיידס, דאג מסלמונלה ומטטנוס. מוטנט טבעי באחד מוירוסים\חיידקים כאלה יהיה כנראה הטורף הרציני הבא של בני האדם.
הסיכוי של זנים שהונדסו במעבדה לשרוד שם בחוץ הוא נמוך בהרבה פשוט בגלל שהם צריכים לעבור יותר התאמות ביחס לאותם זנים שכבר נמצאים שם בחוץ ומשגשגים (כלומר מאוד מותאמים לסביבתם). זן מהונדס צריך להתקיים איכשהו בעולם האכזרי הזה לפני שהוא טורף בני אדם כל כך בקלות. גלה קצת חמלה כלפי אחינו החיידקים!
ר.ח.
עד כמה שהבנתי מגעת, בלוחמה ביולוגית לוקחים חיידק טבעי כל שהוא והופכים אותו לקטלני הרבה יותר – סוג של זן על.
קראתי את פארק היורה והאמירה של קרייטון היא נכונה בעיני ללא קשר לסיפור פארק היורה, הטבע תמיד מוצא דרך להתרבות ולעשות אבולוציה לזנים הקיימים, בין אם נוצרו באופן טבעי ובין אם לא.
אני אחר,
קרייטון אמר את זה על פארק היורה. לצורך הסיפור הדרמטי הוא מדבר (בקולו של המדען בסיפור) על תורת הכאוס ועל איך אי אפשר לחזות ו”הטבע ימצא דרכו”. עכשיו תחשוב מה ההבדל בין גן חיות של פילים היפופוטמים, ג’ירפות אריות ונמרים לבין זה של חיות קצת יותר גדולות, דינוזאורים? הגודל של החיה? ביג דיל, אז הגדרות תהיינה קצת יותר גדולות. למעשה אני חושב שמה שקרייטון עשה זה להעלות את הפחד הקמאי מהלא נודע. בדיוק כמו שאנשים כמוך מפחדים מהחיידק הלא נודע שמתואר למעלה הם מפחדים גם מפארק בסגנון פארק היורה. איך לדעתך אפשר לגרום ללוחמה ביולוגית עם חיידק לשא מתרבה ללא חומרים מלאכותיים? למה לא יותר פשוט להשתמש במה שיש בטבע?
האני האחר:
ההפך הוא הנכון! כל אוכלוסיית חיידקים טבעית מכילה הרבה מאד פרטים השונים זה מזה בגנטיקה שלהם. אלה למעשה זנים שכולם הגיעו עד הלום ואין סיבה לפקפק בעמידות שלהם.
בכל פעם שמשתנה הסביבה – זנים מסוימים מדוכאים וזנים אחרים פורחים.
לעומת זאת, בהנדסה גנטית, ובמיוחד בזו שתוארה כאן, יוצרים גנטיקה שסיכוייה להיות עמידה מחוץ למעבדה הם אפסיים.
למרות זאת… הווצרות זן על עמיד בטבע די נדירה עד כמה שהבנתי מגעת.
הווצרות זן על על ידי הנדסה גנטית או תוך התערבות אנושית כלשהיא אפילו בלתי מכוונת (סביבת בתי חולים…) נפוצה הרבה יותר.
ועוד למרות זאת… זה דיון די עקר, ברור שחוקרים ימשיכו להנדס חיידקים מתוך כוונות טובות או לא, אין כאן שום חדש, וכל המילים שישפכו כאן לא ישנו את זה.
וכמו שכתבתי בתגובה הראשונה – מייקל קרייטון כבר אמר את זה קודם:
הטבע תמיד ימצא את דרכו.
האני האחר:
כאמור, המשחק הזה באש מתרחש ללא הפסק גם ללא הנדסה גנטית.
מדי יום ביומו נוצרות בטבע מיליארדי מיליארדים של מוטציות.
לכן ההנדסה הגנטית אינה בטלה בשישים אלא במיליארדי מיליארדים.
ר.ח., מיכאל,
יש צדק בדבריכם, וכמובן שצריך להמשיך במחקר רפואי.
ולמרות זאת זה משחק באש – הינדוס חיידקים באופן מכוון יכול לשמש למטרות מחקר שיביא תועלת לאנושות כמו גם לגרום נזק – לוחמה ביולוגית וכו.
אבל גם אם נשאיר כוונות זדון בצד – גם החיידקים שמהונדסים למטרות מחקר, עשויים לזלוג לסביבה טבעית ומכיוון שהונדסו בצורה מכוונת יש אפשרות שיהפכו לזן על בטבע ויגרמו לנזק רב.
כמובן שמדובר במקרים נדירים (שוב,אם נשים כוונות זדון בצד) ועדיין זה לא תסריט בלתי אפשרי.
מסכים לגמרי עם דברי ר.ח. וברצוני להוסיף:
כל מוטציה – גם אלו שמתרחשות למכביר באופן טבעי (!) יוצרת “חיידק שהטבע לא יודע איך להתמודד אתו” בדיוק באותה הסתברות שעושה זאת מוטציה שנוצרה בהנדסה גנטית.
האני האחר,
הטיעון שלך נכון לכל מחקר בחיידקים. אז לשיטתך צריך להפסיק לחקור חיידקים? אז איך נעצור את המגיפה הבאה בסגנון זו שקרתה בגרמניה? אתה חושב שמישהו “משחק” כאן באש? דרך דוקא המחקר שמתואר למעלה יביא אולי לפיתוח זני מעבדה בטוחים למחקר שגם אם יימלטו לא יביאו לנזק.
זה לא היה E Coli שגרם להרעלות הקטלניותבאירופה?
גם לזנים הפחות מזיקים שלו יש פוטנציאל אבולוציוני הרסני – כמו לרוב החיידקים.
מה גם שהם מתחילים היום ב-E. Coli אבל ימשיכו עם אחרים:
“תחום צעיר זה במדעי החיים מתמקד ביצירה של אורגניזמים חדשים שאינם מצויים בטבע ואשר מהונדסים כך שיכילו בתוכם מאפיינים מטבוליים מיטביים ליצירת אנרגיה חלופית או להפקת כימיקלים סינתטיים בעלי חשיבות גבוהה.”
כמו שכתבתי למעלה – משחק באש.
נראה לי שההיסטריה של המגיבים למעלה קצת מוגזמת. בסופו של דבר מדובר על חיידק E. coli שקיים בטבע בכל מקום ושמשמש ככלי מספר 1 במעבדות. לקחו את החיידק הזה הלא מזיק וגרמו לו להיות אפילו פחות מזיק בצורה מדהימה ע”י זה ששינו לו את הרכב ה-DNA! (אכן מזכיר את אותו חיידק שמשתמש בארסן במקום זרחן). אז מה הסכנה כאן? נניח שיצא לטבע ויברח, סביר מאד שהוא לא יתחרה עם החיידקים הרגילים על נישות הגידול ויש להניח שייכחד כי חומרי המזון שלו לא קיימים.ואפילו אם ישתנה, מקסימום, הוא יחזור להיות ה E.coli שכולנו מכירים. אז איזה נזק הוא יכול לעשות? מצד שני השאלות המחקריות שניתן יהיה לבדוק איתו הן מעניינות וחשובות מאד. כך שרב לאין שיעור התועלת מהסיכון בשימוש בחיידק זה.
למרות שהרבה יותר מסוכן המחקר שמתבצע בפתוגנים ידועים, כרגיל הפחד מהלא נודע גדול ביותר.
למה לערבב בין הקטגוריות. החידק המתואר אינו סנטטי ואפילו לא כל כך מהונדס. בסה”כ מדובר במניפולציה של לחצים אבולוציונים.אותם לחצים אבולוציוניים שגרמו לברירת התכונה ,יתהפכו בתנאים הטבעיים הרגילים.כך שקשה לראות מצב שבו הם פולשים ל’טבע’ נמצאים ביתרון יחסותי כלשהו ואח”כ משמידים את האוכלסיה הנרכשת או פוגעים בה.
לעומתם בהנדסה גנטית כן מתערבים במנגנון השכפול הטבעי ואז בעצם שותפים ל’אבולוציה הפוכה’. היות והמציאות היא שיש מגוון אינסופי כמעט של משתנים בסביבה הטבעית ועד היום תפקדו מנגנוני על של אופטימיזציה של משאבים ומגוון. והיות ויש לחשוד שהתשומת לב לתוצאות האפשריות של החוקר האנושי חלשה יותר מהמנגנון האבולוציוני ,קיים חשד סביר שהשד שיצא מהמבחנה-יתקשה לחזור אליה בלי נזקים.
אפשר לראות בהיקף ההשקעה האנושית [סה”כ בעולם -מכל הצדדים] בטכנולוגיה גרעינית לצורכי מלחמה, כרמזור אדום ליכולת השליטה של האומו סאפינס בתוצרי מחקריו.
ובהצלחה לכל מי שעוסק במחקרים מצילי ומשפרי חיים
מגניב!
מזכיר את החיידקים שהחליפו את הזרחן ב-DNA בארסניק
https://www.hayadan.org.il/aliens-on-earth-0412106/
המשפט המרגיע בסוף:
“אולם, מסבירים החוקרים, אורגניזמים סינתטיים המתבססים על הזמינות של חומרים ספציפיים לשם התפתחותם ואשר אינם מצויים בטבע, או כאלה המכילים במידע הגנטי שלהם אבני-בניין לא-טבעיים לא יוכלו להתחרות או לשתף את החומר הגנטי שלהם עם הזנים הטבעיים, וימותו בהעדרם.”
אין לו על מה להתבסס – הרי כמו שהחיידקים עברו אבולוציה להשתמש בבסיסי דנ”א הסינתטי, כך הם יכולים לעבור אבולוציה לחזור ולהשתמש בבסיס הטבעי של הדנ”א – וכך כן להתחרות עם הזנים הטבעיים. זה הרי כל הרעיון שעומד מאחורי האבולוציה.
זה די ברור שהנשק הטלני ביותר הוא הנשק הביולוגי.
הסוף קרב.
לא הצליחו להרגיע אותי. אני עדיין מבועת מהמחשבה על חיידק סינתטי.
הנזק שחידק מהונדס יכול לעשות, הוא פי עשורות מונים מחידק רגיל
כי הטבע לא יודע איך להתמודד איתו, כול המערכת האקולוגית יכולה לקרוס.
כמו הצפרדעים הארסיות באוסטרליה.
מספיק שאחד מהם יצליח למצוא את דרכו בעולם החדש, והאסון כבר בדרך.
פארק היורה לא התקיים בטבע אלא במוחו של מייקל קרייטון.
משחק באש. תנאי מעבדה אינם יכולים לחקות באופן מושלם את מה שקורה בסביבה טבעית. לא ניתן לצפות באופן אמין מעל לכל ספק (100%) מה עשוי לקרות אם חיידקים מהונדסים גנטית כגון אלה יגיעו לסביבה טבעית.
הטבע תמיד מוצא את דרכו (פארק היורה…)