האיש שהפך את חיינו לפיסת מידע

 בחודש יולי 2004 נפטר פרנסיס קריק, המדען שפיענח את מבנה ה-DNA. הוא הואשם שגנב את הגילוי ממדענית אחרת, אבל שותפו לגילוי טען שבאותו זמן חומר הקריאה היחיד שלהם היה מגזין האופנה “ווג” 

16.8.2004

מאת: מיכאל רוזנברג

(פורסם ב”גלובס” בתאריך 5-4 באוגוסט 2004 ומתפרסם באתר הידען באישור המחבר)

קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/rosenberg004.html

ביום חמישי האחרון, נפטר בגיל 88 פרנסיס קריק המדען הבריטי שפענח את מבנה ה-DNA, החומר האוגר בתוכו את כל האינפורמציה התורשתית של האורגניזם החי. גילוי מבנה ה- DNA הוא אחד מהישגי המדע החשובים של המילניום האחרון. יישומיו של גילוי זה יבואו כפי הנראה לידי ביטוי ניכר במאות השנים הבאות במדע ההנדסה הגנטית. גילוי ה- DNA מגלם בתוכו עלילה מרתקת אשר מכילה את כל האלמנטים של רומן בלשי רצוף תפניות בלתי צפויות.

בשנת 1866 פרסם נזיר מבוהמיה בשם גאורג מנדל את חוקי התורשה. מנדל שערך ניסויי הכלאה בשתילי אפונה, רמז ל”יחידות תורשה” העוברות מדור לדור, אך בזמנו לא היה ידוע דבר על אותן “יחידות”: לא מהותן, לא הרכבן, ואף לא מיקומן בגוף החי. למעשה עבודתו של מנדל, כמעט ולא היתה מוכרת לקהילה המדעית עד לסוף המאה ה-19. ברור היה לחוקרים שאת האינפורמציה התורשתית חייב לשאת חומר מסוים הנמצא באורגניזם. משנתגלו החומרים מהם מורכב הגוף החי, המועמד הטבעי להיות נושא המטען התורשתי היה החלבון. זאת מאחר והחומר הנושא את כמות האינפורמציה העצומה הזו, חייב להיות חומר מורכב. החלבון נראה מתאים למשימה שכן הוא שרשרת כימית בעלת אורך משתנה הבנויה מ-20 סוגי תת-יחידות (חומצות אמינו) המסודרות בווריאציות שונות.

בשנת 1928 גילה החוקר פרדריק גריפית חומר “מעביר תכונות” שהפך חיידקים בלתי מזיקים לחיידקים קטלניים המחוללים דלקת ריאות. עם זאת, גריפית לא הצליח לפענח את הרכבו של אותו חומר. בשנת 1943 ערך החוקר ג'יימס אייברי ניסוי המשך שבו הראה שה”חומר התורשתי” של גריפית הוא חומצת גרעין – חומר פשוט יחסית אשר מצוי בגרעין התא החי ובנוי משרשרת של ארבע סוגי תתי יחידות בלבד (נוקלאוטידים) – A, ,C ,T ו-G. מסקנתו של אייברי נותרה שנויה במחלוקת – המדענים התקשו לקבל שחומר כה פשוט כמו חומצת גרעין מסוגל לשאת על גבו את מכלול התכונות התורשתיות. את חומצת הגרעין עצמה, גילה למעשה עוד בשנת 1869 חוקר בשם יוהאן מישר, כאשר הצליח לבודד אותה ממוגלה שאסף מתחבושות ניתוח. מישר גילה שחומצת הגרעין מכילה זרחן אך עבודתו לא משכה תשומת לב מדעית. לקח למדע כ-75 שנה להצביע על הקשר המפתיע בין אותה חומצת הגרעין ל”חומר התורשתי” שחיפשו את זהותו, ועדיין, קשר זה היה מוטל בספק. רק בשנת 1952 קיבלה הקהילה המדעית ללא עוררין את חומצת הגרעין DNA כמי שנושאת על גבה את המטען הגנטי. זאת בעקבות ניסוי שערכו אלפרד הרשי ומרתה צ'ייס, בו הם סימנו את הזרחן שב-DNA של וירוס מסוים באיזוטופ רדיואקטיבי (מעין “צביעה” המאפשרת זיהוי באמצעות קליטת קרינה רדיואקטיבית אופיינית). הניסוי הוכיח באופן הברור ביותר שהחומר התורשתי הנושא על גבו את צופן החיים הוא חומצת הגרעין DNA, ולא החלבון.

בשלב זה כבר ברור לחוקרים שתפקידו של ה-DNA הוא קרדינלי בכל הקשור להתהוות החיים. ה-DNA הוא החומר האוגר בתוכו את מכלול האינפורמציה הדרושה לתא מופרה בודד של זבוב, להתפתח לזבוב ולתא מופרה בודד של אדם, להתפתח בסופו של דבר לאדם. במקביל לפתרון חידת זהותו של החומר התורשתי, החל בתחילת שנות החמישים המרוץ לפתרון החידה המרתקת הבאה: “באיזה אופן מצליח ה-DNA לאגור בתוכו את כמות האינפורמציה העצומה הזו?”

ה-DNA מורכב בסך הכל מארבע סוגי תת-יחידות פשוטות, מכאן שסודו של ה-DNA חייב להיות טמון במבנה ייחודי שמאפשר את אגירת האינפורמציה התורשתית והעברתה. חוקר בשם ארווין צ'רגף גילה בשנת 1949 שתמיד יש התאמה בין מספר תתי היחידות A ו-T ובין C ו-G. צ'רגף העיר שזו “מגמה בולטת, אך אולי חסרת חשיבות”. במקביל, נרתמה למשימת גילוי מבנה ה-DNA, חוקרת בשם רוזלינד פרנקלין באמצעות צילומי רנטגן של מולקולת ה-DNA, בצילומי הרנטגן שלה נראית צורה ברורה של X שכבר רומזת על מבנה של סליל.
פרנקלין ושותפה למחקר מוריס וילקינס היו קרובים מאוד לגילוי מבנה הסליל הכפול של ה-DNA ואף העלו זאת כאחת האפשרויות.

בשלב זה נכנסו לתמונה פרנסיס קריק ושותפו האמריקני ג'יימס ווטסון – צמד סטודנטים צעירים, פוחזים וחדורי מוטיבציה שלמדו בקינגס קולג' שבקיימברידג'. סופר עליהם שנהגו לבלות בפאב “הנשר” שממול הקולג', זמן רב יותר מאשר במעבדות. אגדה אחרת גורסת שאת מבנה הסליל הכפול גילו ווטסון וקריק כשישבו בפאב “הנשר” בשולחן הקבוע שלהם, ובטוב ליבם בבירה אנגלית משובחת, שיחקו במפיות הנייר וסובבו אותן בצורת סליל. מה שידוע הוא, שאחד מצילומי הרנטגן של רוזלינד פרנקלין הועבר ללא ידיעתה לווטסון ע”י שותפה ויליקנס, שהיה מסוכסך עמה והאשימה שאינה משתפת אותו בממצאיה. ווטסון מצדו, טען פעם שחומר הקריאה היחיד שהוא וקריק נהגו לקרוא באותה תקופה היה המגזין “ווג”. כנראה שווטסון וקריק שילבו את מראה ה-X מצילום הרנטגן של רוזלינד פרנקלין עם ממצאיו של צ'רגף, והסיקו של-DNA מבנה סליל כפול בו ארבעת תתי-היחידות מופיעים כזוגות קבועים: A מול T, ו-C מול G. מבנה ייחודי זה, הוא המאפשר את העברת האינפורמציה התורשתית, שכן אם צדו האחד של הסליל הוא לדוגמה AATACGAG, אזי צדו השני חייב להיות TTATGCTC. כך, על ידי חציית המולקולה לשניים והשלמת כל אחד מהחצאים, יווצרו העתקים מדויקים של המולקולה המקורית. ווטסון וקריק פרסמו את ממציאיהם באפריל 1953 בכתב העת “Nature” ובשנת 1962 זכו על כך בפרס נובל. רוזלינד פרנקלין נפטרה ב-1958 מסרטן (כנראה עקב חשיפתה לקרני הרנטגן) וכך נמנע ממנה להיות שותפה לתהילת העולם להם זכו ווטסון וקריק.