הידען - Hayadan

חיידק מהונדס בעל דנ"א סינתטי

דר. משה נחמני ·

Summary: 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

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.

הידיעה על המחקר