בשנים האחרונות, עם השגשוג במחקר הביולוגי, מתערער מעמדה של הפיסיקה. קבוצה של פיסיקאים בעלי שם התכנסו באחרונה וחיפשו דרכים להחזיר עטרה ליושנה
מאת גארת קוק, בוסטון גלוב, הארץ
1978: תינוק המבחנה הראשון
במדרון גבוה בהרי הרוקי של קולורדו התקבצו כמה פיסיקאים וחשבו על דרכים להחזיר עטרה ליושנה.
במשך שנים רבות הפיסיקה שיגשגה: עידן איינשטיין ופצצת האטום שיווה לפיסיקאים הילת גבורה, והתחום נהנה ממימון ממשלתי נדיב וממקום מכובד בפסגת ההייררכיה המדעית. אך המאה של הפיסיקה הסתיימה, וכעת החלה המאה של הביולוגיה. האפשרות שהגנטיקה תשפר באופן רדיקלי כל דבר, מבריאות האדם ועד לחקלאות, שבתה את דמיון הציבור ואת צינורות הכספים של ואשינגטון.
וכך, כמה פיסיקאים, בהם שלושה חתני פרס נובל, התכנסו באתר נופש מחוץ לאספן כדי לתכנן דרכים להירתם לעגלת הביולוגיה, ואולי אף לשנות את כיוון דהירתה. כבר עתה, במעבדות ברחבי העולם, נוהרים הפיסיקאים אל מדעי החיים ויוצרים תחום חדש, חיוני ותוסס מבחינה אינטלקטואלית.
במפגש ניכרו גם סימנים לרעידת אדמה תרבותית. לפרקים היה זה חיזיון של יהירות מהולה בענווה לא טיפוסית, שהזכיר את שנות קמילתה של האימפריה הבריטית. בשעה שכמה פיסיקאים לגמו שארדונה במרפסת ואחרים תהו בקול אם לביולוגים באמת אכפת מ”האמת”, כמה מהנוכחים טענו שהמלכה המודחת של המדעים זקוקה לרענון בגישתה.
“הגיע הזמן להפסיק לחשוב שאנחנו נפלאים כל כך”, הצהיר רוברט אוסטין, פיסיקאי מאוניברסיטת פרינסטון שסייע לארגן את הכנס. אוסטין הזכיר לקהל שמאיץ החלקיקים הענק, ה-,Super Collider שהקמתו הוצעה בשנות ה- ,80″הוא חור מלא מים בטקסס, ואילו החבר'ה האלה מיפו את הגנום האנושי עשר שנים מוקדם מכפי שתיכננו ובשליש המחיר”.
“הביולוגיה מספקת לפיסיקה את החזית החדשה”, אמר רוברט לפלין, חתן פרס נובל לפיסיקה לשנת 1998 המתמסר כעת לבעיות תיאורטיות בביולוגיה. לפלין אמר שאחד ממניעיו הוא הכסף. לפי נתונים שנאספו על ידי האגודה האמריקאית לקידום המדע, המימון הפדרלי למדעים הפיסיקליים עלה בעשר השנים האחרונות ב-%,21 בעוד שהמימון למדעי החיים עלה ב-%.175 ויליאם איטון, מדען במכוני הבריאות הלאומיים, אמר שבמשך אותה תקופה חלה התפתחות דרמטית בהזדמנויות תעסוקה לפיסיקאים בתחומי הביולוגיה. לפני עשר שנים, אמר, סטודנט שסיים את לימודיו יכול היה לבחור מתוך שתי משרות מחקר בפקולטה, לעומת 20 היום.
הביולוגיה מושכת אליה בהדרגה מדענים מתחומים רבים גם מחוץ לפיסיקה, ובכלל זה מתמטיקה, מדעי המחשב והנדסה. למעשה, כמה מהתחומים התוססים ביותר במדע נמצאים בגבולות של הדיסציפלינות הישנות. יש הטוענים כי זו הוכחה לכך שהדרכים הישנות להמשגת בעיות מעכבות את הקידמה. “הבעיה היא שאנחנו חיים במאה ה-,21 עם גילדות של המאה ה-,”19 אמר ג'ון הופפילד, מדען מפרינסטון שהיה אחד הפיסיקאים הראשונים שעברו לביולוגיה.
פיסיקאים ממלאים זה זמן רב תפקיד חשוב בפיתוח דרכים חדשות להדמיית מערכות חיים, כגון מכשירי ה-MRI המוצבים בבתי חולים רבים וכלי מחקר אקזוטיים יותר הנושאים שמות כמו “קריסטלוגרפיה של קרני “X ו”הדמיית שני פוטונים”. אך השותפות החדשה מעמיקה בהרבה. הפיסיקאים מקווים לתרום דרכי חשיבה יסודיות חדשות, ולא רק דרכים חדשות להתמודדות עם בעיות ביולוגיות.
אחד היישומים המרתקים של עבודתם הוא חקר התכונות המכניות של התא בחיפוש אחר סימני מחלה. לתאים מבנה פנימי המכונה ציטוסקלטון, המסייע להם לשמור על צורתם בדרך שבה מוטות האוהל שומרים על צורת האוהל. במשך שנים ידעו מדענים שהציטוסקלטון מתפרק לאטו בתאים סרטניים. אך באחרונה בישר חוקר מאוניברסיטת לייפציג על שיטה המאפשרת להבחין בזריזות בין תאים בריאים לתאים סרטניים, ובדרך זו להעריך את מידת ההתפשטות של הסרטן.
החוקר, יוזף קאס, אמר לבאי הכנס, שהתקיים בסוף השבוע האחרון של יולי, כי השתמש בקרני לייזר כדי למדוד את מידת קשיחותם של תאים. הוא הוכיח, לדבריו, כי ישנו מתאם בין מדידות אלה לבין מידת ההתקדמות של סרטן השד. בדיקות קליניות ראשוניות מתקיימות כעת לבחינת הטכנולוגיה.
אחד מתחומי המחקר הפעילים ביותר בפיסיקה ביולוגית הוא בתחום התקפלותם של חלבונים. חלבונים יכולים להתעוות ולהיערך במגוון מסחרר של צורות, שמשנות את אופן תפקודם. לפי הסברה, מקורן של מחלות רבות הוא בחלבונים שאינם מתפקדים. במחלת האלצהיימר, למשל, ידוע שחלבון המצוי במוח, בטא עמילואיד, מתקפל בצורה שונה מהרגיל ומצטבר בגושים בתוך המוח.
מחקריו של פיטר לנסברי מבית הספר לרפואה בהרווארד מרמזים על מידת החשיבות של קיפול החלבונים. לנסברי סבור שצבירי הבטא עמילואידים אינם מזיקים בפני עצמם, אלא שהנזק נגרם בגלל אחת מצורות הקיפול של החלבונים. הוא הראה שאחד משלבי הביניים בתהליך, שבסופו הבטא עמילואידים מצטברים בגושים, הוא צורה מסוכנת של קיפול שמסוגלת לנקב חורים בקרומי התאים. אם מדענים יוכלו להמציא שיטה למנוע את קיפול החלבונים בצורה זו, אמר לנסברי, ייתכן שיצליחו למנוע את מחלת האלצהיימר.
פיסיקאים שהשתתפו בכנס באספן גם סבורים שהבנת מערכות ביולוגיות עשויה להביא לפריצות דרך בפענוח בעיות פיסיקליות סבוכות, כמו מתן הסבר מלא לתופעת העל-מוליכות. הביולוגיה היא מטבעה חקר פעולתן של מערכות מורכבות, וככל שמעמיקה ההבנה של מערכות כאלה, כך היא עשויה להאיר את דרכי הפעילות של החומר באשר הוא, ולא רק של צורות חיים.
“אל תשאל מה יכולה הפיסיקה לעשות למען הביולוגיה”, סיכם האנס פראונפלדר, אחד החלוצים בתחום. “שאל מה יכולה הביולוגיה לעשות למען הפיסיקה”.
* אתר הידען היה עד סוף שנת 2002 חלק מפורטל IOL מקבוצת הארץ
