פענוח הגנום של תולעת הנמטודה, שהושלם עתה, הוא תרגיל אידיאלי לקראת הקרב הגדול על גנום האדם
לא בכל יום זוכה פרויקט הגנום לכותרת בעמודו הראשון של “הארץ”. ביום שישי שעבר קרה הדבר, בשל הישג שמשמעותו אינה מובנת בנקל אף לאלה האמונים על גנום האדם והשלכותיו. מדוע נזעקו סוכנויות הידיעות לשמע ההכרזה על “מיפוי כל הגנים של תולעת עגולה”? מדוע הצדיק הדבר גיליון מיוחד של “סיינס”, עיתון המדע היוקרתי בעולם?
פרויקט הגנום נועד לפענח את צפונות התוכנית הגנטית של יצורים חיים. הפרויקט, שמושקעים בו מיליארדים בכל רחבי העולם, מבשר מהפכה חסרת תקדים ברפואה, בחקלאות ובביו-טכנולוגיה. אחת ממטרותיו החשובות היא פענוח שלושה מיליארדי “אותיות” הדנ”א המהוות את גנום האדם. אלה מתארות בשפה כימית כל פרט ופרט בגופנו, ממספר האצבעות ביד ועד צבע השיער, מנטייה לסוכרת ועד קיפולי המוח. אך האם נוכל ללמוד דבר וחצי דבר על כל אלה ממחקרים העוסקים בתולעת זעירה?
תולעת הנמטודה (סיינורבדיטיס אלגנס, שם שמשמעותו מקלון חדש אלגנטי) היא מן היצורים הפשוטים והנחותים ביותר החיים כיום על כדור הארץ. סי אלגנס, כפי שהיא מכונה בקיצור, חיה ומתרבה לה לתומה בקרקע הלחה שסביבנו וטורפת חיידקים המצויים שם בשפע. הנמטודה זעירה כל כך, שעל הנקודה שבסוף משפט זה יכולות להתפתל ברווחה חמש כמוה. לזכותה ייאמר, שלפני כ-600 מיליון שנה היתה היא נזר הבריאה. במיליארדי השנים שקדמו לה היו כל היצורים על פני האדמה חד-תאיים. ברגע מסוים, קריטי מאין כמוהו במסלול שהוליך לבסוף להתפתחות האדם, החלו התאים הבודדים ליצור מושבות, ולאחר מכן יצרו גופים רב-תאיים סדורים כגון הנמטודה.
את הרגע הפלאי הזה באבולוציה של החיים אפשר להמשיל לטעימה מעץ הדעת.
הנמטודה היתה מן היצורים הראשונים שהתפתחה בהם מערכת עצבים, דבר שהביא בסופו של דבר להופעת ההכרה והתודעה. בתמורה ויתרו היצורים הרב-תאיים הראשונים על חיי הנצח: הופיעה הרבייה המינית בעזרת זרעונים וביציות, ויחד עמה – מותם הבלתי-נמנע של האב והאם. הנמטודה מייצגת שלב מוקדם בתהליך זה והיא הרמאפרודיט – זכר ונקבה בגוף אחד. לו היתה הנמטודה רק מודל יפהפה להבנת המבנה והאבולוציה המוקדמת של החיים, כפי שקבע בראשונה המדען הבריטי סידני ברנר, קשה להניח שהיו מושקעים עשרות מיליוני דולרים בפיצוח הטקסט הגנטי שלה. אחת הסיבות להשקעה מסיווית זו היתה ההכרה, שפענוח גנום הנמטודה יהיה “תרגיל מקדים” אידיאלי לקרב הגדול על גנום האדם. אף על פי שבן אנוש כבד פי מיליארד מן התולעת, גנום הנמטודה קטן רק פי שלושים מזה של האדם. במלים אחרות, צפיפות המידע ביחידות של ביטים לגרם משקל גדולה פי יותר ממיליון בנמטודה הזערורית בהשוואה לנזר הבריאה הנוכחי.
למעשה, הנמטודה קרובה לאדם אף יותר מכפי שאפשר לשער רק מתוך השוואת אורכי הטקסטים הגנטיים שלהם. בנמטודה המידע מרוכז יותר והגנום מכיל פחות רצפים “חסרי משמעות”. לפיכך, אם נמנה את הגנים (קטעי המידע הצופנים את יחידות המבנה והפעולה החלבוניות) ניווכח שבגנום האדם יש בעצם רק פי ארבעה-חמישה יותר מידע שימושי. יתר על כן, יש התאמה מפתיעה בסוגי הגנים בנמטודה ובאדם; ההבדלים מתמצים בשינויי רצף שאינם משנים את התפקוד במידה ניכרת. הדמיון משתקף גם בכך שלתולעת מבנה גוף בסיסי דומה לזה של יצורים עילאיים יותר. אלף התאים שלה, שכל אחד מהם כמעט שאינו נבדל מטריליוני התאים בגוף האדם, בונים מערכת עצבים, חושים, שרירים, איברי עיכול ואיברי מין. משערים שכמעט לכל גן אנושי יש גן מקביל בנמטודה, ושמותר האדם בכך שעומדות לרשותו כמה גרסאות של רבים מסוגי הגנים, דבר שאיפשר גמישות רבה במשך האבולוציה ויצירת מבנים סבוכים כגון העין או המוח האנושיים.
פענוח גנום הנמטודה נמשך כעשר שנים. בתחילת הפרויקט היו שהתבדחו על חשבון המדענים העומדים בראשו – ג'ון סלסטון ממכון זנגר באנגליה ורוברט ווטרסטון מאוניברסיטת ואשינגטון בסנט לואיס שבארצות הברית – שבחרו לייחד את כל מאודם לתולעונת קטנטנה. אך החיוך נמחק מפני המלגלגים במשך העשור. תוך כדי התקדמות הפרויקט נבדקו בפרוטרוט התוצאות החלקיות שהתקבלו והובהר הדמיון המפליא בין גני הנמטודה והאדם. התגלו גני נמטודה רבים הדומים
דמיון רב לאלה שפגמים בהם גורמים מחלות אנושיות כגון סרטן או אלצהיימר. התגלו אף גנים האחראיים להזדקנות ולהתנהגות חברתית של התולעת, שלהם אולי מקבילים גם באדם. במקרים רבים איפשר מחקר של מוטציות גנטיות בנמטודה לשפוך אור על תפקודים לא ידועים של גנים באדם. כך הובהר מעבר לכל ספק שכל דולר שהושקע באותיות הגנטיות של התולעת מפיק רווחים גדולים בתעשיות הביו-טכנולוגיות והביו-רפואיות ותורם לבריאות האדם ולרווחתו.
לאור כל זאת, אפשר להבין את משמעותו העצומה של ההישג המדעי הזה. יש להדגיש שאין מדובר ב”מיפוי” של כ-19 אלף הגנים בנמטודה; מטלה זו הושלמה ברובה כבר לפני שנים והיא משולה למיספור דפיה של אנציקלופדיה. ההישג המשמעותי הוא בקריאת הרצף (או ה”ריצוף”) של הטקסט הגנטי השלם – קרוב למאה מיליון אותיות או בסיסי דנ”א. כל המידע עומד לרשות הציבור, ואפשר לקבלו ולנתחו דרך האינטרנט. זו הפעם הראשונה שהדבר נעשה ביצור רב-תאי
כלשהו. הגנום הגדול ביותר שרוצף עד כה (לפני כשנתיים) הוא זה של השמרים החד-תאיים, ויש בו רק 13 מיליון אותיות. צפוי שבשיטות דומות יושלם ריצוף גנום האדם, על שלושה מיליארדי אותיותיו וכ-80 אלף הגנים שלו, בתוך שלוש-ארבע שנים.
בהתבסס על גנום הנמטודה, יהיה אפשר לקבל בראשונה תמונה מדויקת של תרשים הזרימה הסבוך לאין שיעור של בעל חיים רב-תאי ושל האופן שבו מתפתח תא יחיד (גם אצל האדם) לכלל עובר ויצור בוגר. הדבר ידרוש עוד שנים רבות של מחקר, תוך כדי שימוש במיטב חידושי הגנטיקה המולקולרית והביו-אינפורמטיקה (מקצוע המשלב ביולוגיה ומיחשוב). יהיה אפשר גם להבין את מקומו של האדם ב”עץ החיים” – הדיאגרמה המתארת את האבולוציה מן החיידקים הראשונים ועד הלום. אנו אמנם בעלי הדעת החוקרים את הנמטודה ונהנים מפירותיה, אך פענוח גנום הנמטודה מצווה עלינו גם ענווה לפני צורות חיים אחרות, שגם אם גודלן כראש סיכה – עולם מלא גלום בהן.
