ביולוגיה אלגנטית

היופי, כידוע, הוא בעיני המתבונן, והמתבונן מוצא יופי בדברים רבים ושונים. מדענים אינם יוצאים מן-הכלל. מה כבר יכול להיות "יפה" במשוואה מתמטית, בתאוריה פיזיקלית, או בניסוי?

יונת אשחר, גליליאו

למרבה ההפתעה, מושגים כמו יופי ואלגנטיות חוזרים שוב ושוב לא רק בשיחות בין מדענים אלא גם בספרי הלימוד, ואפילו במאמרים מדעיים. ננסה לענות כאן על השאלה מהו בעצם ניסוי ביולוגי "יפה", באמצעות סקירה של שלושה ניסויים קלאסיים יפים במיוחד.

על אילו דרישות צריך ניסוי לענות על מנת לזכות בתואר "יפה"?

קודם כול, הוא צריך להיות פשוט באופן יחסי לפחות, כך שכל מי שיקרא אותו יבין מיד במה מדובר. בדרך כלל מדובר בסדרת ניסויים קצרה – או אפילו בניסוי אחד – שעונה על שאלה ספציפית. מחקר שמתבסס, למשל, על איסוף עובדות קפדני במשך עשרים שנה, יכול להיות מועיל וחשוב, אבל אלגנטי הוא לא.

ניסוי יפה מנסה, בדרך כלל, לפתור בעיה מסוימת מזווית חדשה, באמצעות שימוש בכלים מוכרים אך מתוך חשיבה חדשה ומקורית. ניסוי שעיקרו הוא שימוש בציוד חדש, המופעל בדרך מוכרת זה מכבר, לא יזכה בתואר שכזה.
נוסף על כך, נקודה חשובה במיוחד היא התוצאה החד-משמעית של הניסוי. הניסויים האלגנטים הקלאסיים, כמו אלה המתוארים בהמשך, נעשו על מנת להכריע בין שתי תאוריות מנוגדות, או כדי לאשש טענה מסויימת. כוחם נובע מיכולת השכנוע שלהם: כל אחד מהם, בזמנו, גרם לרבים וטובים "לעבור צד" ולתמוך בטענות החוקרים שביצעו את הניסוי.
בשר יוצר רימה, רקב יוצר חיידק – לואי פסטר ומותה של תאוריית הבריאה הספונטנית

בשנת 1668, רופא איטלקי בשם פרנצסקו רדי (Redi) הציב כמה צנצנות על אדן החלון בביתו. בצנצנות היה בשר רקוב. חלק מהצנצנות היו סגורות לחלוטין, חלקן נעטפו בבד גזה, והשאר נותרו פתוחות. כך תוכנן והוצא לפועל הניסוי שרבים רואים בו את הניסוי הביולוגי הראשון שעמד באמות מידה מדעיות.

מה היה מיוחד כל כך בניסוי הפשוט הזה, ומה הוא ניסה לבחון? רדי בחן את התאוריה הקרויה "בריאה ספונטנית", ולפיה בעלי חיים יכולים להיווצר באופן ספונטני מחומרים דוממים. תאוריה זו אינה מגוחכת כפי שהיא נשמעת לנו כיום; למען האמת, היא מתיישבת יפה עם התצפיות שנערכו באותם ימים. תצפיות אלו הראו, למשל, שלאחר הגשם האדמה הופכת לבוץ ומופיעות צפרדעים, שלא היו שם קודם. עכברים הופיעו באופן דומה באסמים, וזבובים – ליד נבלות או בחנויות בשר. מכאן עלתה הטענה שבוץ יוצר צפרדעים, שגרעיני דגניים יוצרים עכברים, שבשר רקוב יוצר זבובים, וכן הלאה. זוהי טענה מדעית לחלוטין, הנסמכת על תצפיות – וגם ניתנת לבדיקה, באמצעות ניסוי כמו זה שביצע רדי.

אם תאוריית הברירה הספונטנית נכונה, הרי שהזבובים יתפתחו בכל הצנצנות – הם פשוט יווצרו מהבשר. אך אם זבובים נוצרים אך ורק מזבובים אחרים, כפי שחשב רדי, מניעת הגישה של זבובים לבשר תמנע את היווצרותם של זבובים חדשים בתוך הצנצנת. וכך היה: בצנצנות הסגורות לא הופיעו רימות ולא התפתחו זבובים. נוסף על כך, רדי דיווח שהזבובים הטילו ביצים על בד הגזה שכיסה חלק מהצנצנות, וחלק מהן נפלו דרכו אל הבשר – ולכן בצנצנות אלו כן נראו כמה זבובים. על סמך ניסוי זה קבע רדי שכל הזבובים שהופיעו בצנצנות נוצרו מביצים שהטילו זבובים בוגרים, ולא מהבשר עצמו.

המיוחד בניסוי זה – והוא הדבר שזיכה אותו בתואר "הניסוי הביולוגי הראשון" – היה השימוש שנעשה, אולי בפעם הראשונה, בביקורת; רדי לא הסתפק בקביעה שבצנצנות הסגורות לא היו זבובים, אלא הראה שבתנאים זהים לחלוטין, מלבד התנאי שאותו בדק – נגישות הזבובים לבשר – הזבובים כן הופיעו. מאז ועד היום ניסוי הביקורת הוא אחד מהעקרונות החשובים ביותר בתחום מדעי-החיים.

ניסוי זה ואחרים שבאו בעקבותיו חיסלו למעשה את תאוריית הבריאה הספונטנית של בעלי-החיים: הוברר באופן מספק למדי שרק בעלי חיים מייצרים בעלי חיים נוספים. אבל אז נכנס למשחק שחקן חדש – המיקרוסקופ.

לראות ולהאמין

בסוף המאה ה-17 ובתחילת המאה ה-18 נבנו ושוכללו מיקרוסקופים שבעזרתם ניתן היה לראות מיקרואורגניזמים, ואלו התגלו במהירות בכל מקום כמעט – מטיפות מים ועד פירות. מיקרואורגניזמים רבים במיוחד נראו בבשר רקוב ובפירות תוססים, והשאלה שבה ועלתה: מהיכן מגיעות צורות החיים האלה? האם המיקרואורגניזמים הם שגורמים לריקבון ולתסיסה, או אולי להפך – הרקב הוא שיוצר אותם?

את הוויכוח הזה היה קשה יותר לפתור, והמחלוקת נמשכה כ-150 שנה. ניסויים רבים תוכננו על-מנת להכריע במחלוקת, ורובם היו דומים למדי לניסויו הפשוט של רדי. ב-1748, ג'ון ט. נידהם (Needham) לקח צנצנות ובהן מרק בשר, סגר אותן, הרתיח את הנוזל- כך שכל מיקרואורגניזם שהיה שם ושיכול היה לייצר עוד מיקרואורגניזמים אמור היה למות – והראה שבכל זאת נוצרו בהן מיקרואורגניזמים. היתה זו, לטענתו, הוכחה לכך שמיקרואורגניזמים נוצרים באופן ספונטני ממרק בשר. פחות מעשרים שנה חלפו עד שמדען איטלקי – לזרו ספלנזני (Spallanzani) – הראה שהצנצנות של נידהם לא עוקרו כראוי, ושבצנצנות שעברו חימום יסודי יותר לא נוצר דבר. אבל גם זה לא היה סוף הסיפור; תומכי הבריאה הספונטנית טענו כלפי ספלנזני כי החימום הממושך קילקל את האוויר שבתוך הצנצנת, ואולי גם פגע בכוח היוצר של מרק הבשר עצמו. בתקופה מאוחרת יותר נשמעו טענות נגד כל שיטת הצנצנות הסגורות: אורגניזמים אינם יכולים להתפתח בהן, נטען, פשוט מפני שאין להם די חמצן.

ב-1860 הופיע על הבמה מי שיהיה שחקן המפתח בדרמה הזו – לואי פסטר (Pasteur). פסטר – מגדולי המדענים הצרפתים, המוכר כיום כ"אבי המיקרוביולוגיה" – תכנן והוציא לפועל את אחד הניסויים האלגנטים והמשכנעים ביותר בתולדות הביולוגיה, ובסופו של דבר סילק מן הדרך באופן סופי את תאוריית הבריאה הספונטנית.

באותה שנה, אחד התומכים הגדולים של הבריאה הספונטנית – פליקס פושה (Pouchet) – הציג את מה שאמור היה להיות הניסוי שיכריע את הוויכוח, לטובת הצד שלו כמובן. בנקודה זו הציגה האקדמיה הצרפתית למדעים מעין "תחרות פתוחה": פרס לכל מי שיצליח להציג ניסוי שיוכל לפתור את המחלוקת. פסטר לא יכול היה לסרב לאתגר כזה – הוא ניגש מיד למלאכה.

ההתחלה היתה בנאלית למדי: פסטר לקח מיכל זכוכית ומילא אותו במרק בשר. לאחר מכן חימם את צוואר המיכל עד שיכול היה לעצב את הזכוכית כרצונו, ועיקם אותו לצורת S.

השלב הבא היה הרתחת מרק-הבשר. ההרתחה שימשה למטרה כפולה: היא גם עיקרה את הנוזל, וגם גרמה לאדים לצאת דרך הפתח. לאחר שהנוזל התקרר, התעבו האדים על צוואר המיכל הארוך, ולחות הצטברה במיוחד בנקודה הנמוכה ביותר שבו (נקודה a). כאשר אוויר מן החוץ נכנס למיכל, הצטברו האוויר והאבק באותה נקודה, וגם המים שהצטברו שם שימשו כמעין "מסנן-אויר" – כך שמיקרואורגניזמים לא יכלו להיכנס ולהגיע אל המרק, ונשארו בתחתיתו של ה"צוואר". דבר לא צמח במרק-הבשר, עד שפסטר שבר את הצוואר ואיפשר לאוויר לא מסונן להיכנס – ואז התמלא המרק במיקרואורגניזמים.
יונת אשחר היא סטודנטית לתואר שני במחלקה למדעי הצמח במכון ויצמן

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

2 תגובות

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן