עם התולעים – פרק מתוך הספר “החוט המשותף – גנום האדם”

הספר יצא לאחרונה בהוצאת ספרי עליית הגג וידיעות ספרים

הקדמה

זהו סיפורו של מפעל יוצא-דופן, אחד ההישגים הבולטים של המדע בשלהי המאה העשרים הרצפת גנום האדם. הסיפור סופר שוב ושוב מעל דפי העיתונות הפופולרית, לעיתים קרובות בליווי כותרות עוצרות נשימה וטענות נועזות בדבר קץ כל מגיפה וחולי. וכאילו כל זה לא היה מרגש מספיק, נעשה הסיפור מלהיב עוד יותר כאשר מתחרה נכנס למערכה והפך בכך חקירה מדעית ל”מרוץ”.

אז מדוע לספר את הסיפור הזה שוב? נראה לנו שרק מבט מבפנים יוכל לתת תמונה אמינה של ההתפתחויות הדרמטיות בעשור האחרון, אשר היו מסובכות ומורכבות מכדי לסכמן במטאפורה – הנוחה אך מטעה – של “מרוץ” לגנום. כראש מרכז המחקר הגדול ביותר להרְצָפת הגנום מחוץ לארצות-הברית, ניצב ג'ון בעמדה ייחודית, המאפשרת ראייה בוחנת ונוקבת של הפוליטיקה שמאחורי התפתחות מדעית שהיתה חשובה באותה מידה להון תאגידי ולבריאות האדם. הרצפת גנום האדם היא הצעד האחרון לפי שעה בתהליך שהחל בשנות השמונים, כששני תחומי מחקר החלו להתמזג יחד. האחד היה גנטיקה של האדם: חקר תבניות התורשה, היכולת לגלות גורמים גנטיים למחלות; השני היה ביולוגיה מולקולרית, החוקרת את החומר שממנו עשויים הגנים: דנ”א, המולקולה המאפשרת חיים. הדנ”א מקודד את ההנחיות ליצירת כל דבר חי כרצף של גנים – תוך שימוש באלפבית פשוט בן ארבע אותיות.

ב-1990 החל מאמץ בינלאומי במימון ציבורי, פרויקט גנום האדם, במטרה להרציף ולמפות דנ”א אנושי ולהפוך את האינפורמציה הכלולה בו לזמינה וחופשית לקהילה המדעית. למרבה הבלבול, מדברים לעיתים מזומנות על-אודות “מיפוי” גנום האדם כאשר בעצם מתכוונים ל”הרצפה”. ההבדל הוא, בין השאר, שאלה של מידה – אתה יכול להכין מפה שימושית שתעזור לך למצוא גנים מבלי לדעת את הרצף המלא של האותיות (שלושה מיליארדים, במקרה של גנום האדם). אך למרות שהרצף הוא אומנם המפה האולטימטיבית, הוא גם הרבה יותר מזה: זוהי האינפורמציה הביולוגית עצמה. כשנסיים לפענח את הרצף, יהיה בידינו ההירוגליף של הביולוגיה, אפילו אם לא נבין את כולו כבר בהתחלה.

פיענוח האינפורמציה יארך זמן רב וידרוש כל מוח פנוי לעבודה. באותה מידה חיוני שהרצף יהיה זמין לכל הקהילה הביולוגית. אין אדם יחיד או קבוצה היכולים לטעון באופן אמין שרק הם מחזיקים במומחיות הנדרשת לשם כך. כשהחברה המסחרית, שהפכה לימים לסלרה ג'נומיקס, נוסדה במאי 1998 במטרה המוצהרת להיות “המקור הבלעדי לגנום ולאינפורמציה רפואית נלווה”, היה כל עתיד הביולוגיה בסכנה. זאת משום שחברה אחת ניסתה להשיג מונופול על הגישה למידע הבסיסי ביותר על האנושות, מידע שהוא – או שכך הוא צריך להיות – מורשת משותפת לכולם.

לזכותם הגדולה, יש לומר, החליטו הגופים הציבוריים שמימנו את פרויקט גנום האדם לא לנטוש את המערכה לטובת סלרה, אלא לעשות את הרצף זמין לכול אפילו מהר יותר, גם אם באופן זמני יהיה זה ברמת דיוק ושלמות נמוכה יותר משתיכננו במקור. כך חגג העולם בקול תרועה את השלמת “טיוטת העבודה” של הרצף ביוני 2000; למרות שיחלפו עוד מספר שנים עד שמרכזי ההרצפה יסיימו את המלאכה, יכולים כיום כל מדען או מדענית בכל מקום בעולם לגשת לרצף בחופשיות וללא תשלום, וכן להשתמש במידע להמשך תגליותיהם. כתבנו את הספר הזה כדי שאנשים יוכלו להבין כמה קרוב היה העולם לאיבוד החירות הזו.

בחשאי ומבלי משים, השתנה בעשורים האחרונים האתוס השולט בעולם המדע. מה שפעם היה מפעל משותף, שבו מגלים זכו בהכרה על תגליותיהם אך תוצאות מחקריהם הופצו באופן חופשי, כבול היום לעיתים תכופות לדרישות התחרות המסחרית. כשהם מונעים על-ידי רווח כספי, מוגבלים על-ידי עסקאות חסוּת, או פשוט מתוך הגנה עצמית, חוקרים רבים סוחרים בתגליותיהם עם שאר הקהילה אך ורק תחת הגנת חוקי פטנטים או סודיות מסחרית. מצד שני, יש עדיין חוקרים רבים הדבקים באידאלים הישנים של המדע. אלה הרימו את קולם במחאה על האופן שבו מתנהלים העניינים. פרויקט גנום האדם מספק דוגמה לאפשרויות הבחירה שעמדו בפני מדענים כיחידים ובפני החברה ככלל. אנו מקווים שסיפור זה מכיל בתוכו את המתח הצרוף של גילוי מדעי, אך גם מעורר מחשבה בנוגע לאחריות העצומה המוטלת על אלה המחזיקים בידיהם את סודות המין האנושי.

מלה או שתיים על ה”קול” שבו כתוב הספר. כתבנו אותו יחד, בשותפות מלאה עד כמה שאפשר. אך הסכמנו כבר מן ההתחלה שכיוון שאנו מספרים את סיפורו של ג'ון, צריך הסיפור להיות בגוף ראשון – בקולו שלו. המקור העיקרי היה זכרונו של ג'ון, בגיבוי קובצי הדוא”ל שלו, שהיוו למעשה תיעוד יומיומי של הפרויקט. נוסף לכך ראיינו רבות מן הדמויות הראשיות האחרות; זוויות הראייה שלהן היו בעלות ערך רב להשלמת פרטים חסרים ולאימות זכרונותיו של ג'ון. התוצאה, כמיטב יכולתנו, היא דיווח מדויק ביותר של מה שבאמת קרה.

ג'ון סלסטון וג'ורג'ינה פרי

פרולוג: סיוֺסֶט

“שמעתי את דלת הכלא נטרקת מאחורינו.”

עמדתי עם בוב ווטרסטון על הרציף הלבן והמבהיק של תחנת רכבת קטנה בסיוֺסֶט*, על מסילת הברזל של לונג איילנד, וחיכינו לרכבת לניו-יורק. השמש היתה בהירה וקופחת. היינו בדרכנו הביתה מהכנס של 1989 על הביולוגיה של תולעת מקבוצת הנֶמטודה** בקולד ספרינג הארבור. תמיד היה לי קשה ללכת למפגשי התולעת – לעזוב מאחורי את הרכות הנפלאה של אביב אנגלי ולנסוע לארץ הזאת, של צללים חדים וניגודים עזים. כיום אני מרגיש שהמעבר פחות חד מבעבר, אך ההבדל תמיד קיים.

מפגשי התולעת נערכו אחת לשנתיים מאז 1977, אך המפגש ההוא היה מיוחד. אלן קולסון פרשׂ את המגילות הארוכות, שעליהן מִיפָּה ושירטט את גנום התולעת, לרוחב הקיר האחורי של אולם ההרצאות על-שם בוש. משך כל שלושת ימי המפגש צרו עליו מכל עבר אנשים שרצו לבדוק פרטים ולהוסיף מידע לפני שהם נפרדים לעוד תקופת עבודה דו-שנתית על הדבר האמיתי בביולוגיה – גילוי המקום, הזמן והאופן שבהם גנים בודדים מכוונים את תפקודה המלא של התולעת.

בנקודה מסוימת ראה את המפה ג'ים ווטסון, אחד ממגלי הסליל הכפול של הדנ”א ובאותם ימים ראש פרויקט גנום האדם. “אתה לא מסוגל להסתכל בזה בלי לרצות להרציף את זה, הא?” העיר. המפה שלנו הראתה פיסות חופפות של דנ”א של התולעת, ערוכות בסדר הנכון ומתוחמות בסימני מקום מוסכמים. משמעות הרצפת התולעת היתה לקרוא כל אחת מ-100 מיליון האותיות, או הבסיסים, בקוד הגנטי שלה. זה ייתן לנו את המפה האולטימטיבית: סך כל המידע הדרוש כדי ליצור תולעת. במונחים של הכרת הגנום של התולעת והבנתו, זה יהיה כמו ההבדל בין גלובוס של בית-ספר לבין מערכת מפות עירוניות, עם סימון של כל רחוב וכל בית.

מאוחר יותר ישבנו במשרדו של ג'ים ווטסון ודנו בשאלה איך בדיוק אנחנו יכולים לעשות זאת. הגענו לכלל הסכמה: המעבדות של בוב בסנט לואיס ושלי בקיימברידג' ירציפו שלושה מיליוני בסיסים מתוך 100 מיליון הבסיסים שבגנום התולעת במהלך שלוש השנים הקרובות, בשביל להראות שאנו מסוגלים לעשות זאת. אם הכול יהיה כשורה, נפנה לקבלת המימון כדי לסיים את השאר.

זה מה שיכולנו לתכנן. לא היתה לנו שום דרך לדעת שבמהרה ניקלע לפרויקט סוער, שנוי במחלוקת, אך מוצלח לבסוף – פרויקט שבסופו של דבר הביא להכרזה על טיוטת רצף גנום האדם, ביוני 2000.

באותו אחר-צהריים של חודש מאי, כשהמתנו בשמש הלוהטת לרכבת לניו-יורק, הסוף היה עדיין רחוק. איש עדיין לא הרציף יותר מ-250,000 בסיסים, שלא לומר שלושה או 100 מיליון. רבים ראו בעצם הרעיון בזבוז זמן ומשאבים. אך אנחנו התחייבנו לעשות זאת. בשקט הפתאומי שלאחר ההמולה במפגש התולעת, הִכּתה בי לפתע ההכרה שאין כל דרך חזרה: מכאן אפשר רק לצעוד קדימה. צליל טריקת דלת הכלא הידהד באוזני. זה היה אחד הרגעים המרגשים ביותר בחיי.

עם התולעים

אם יש סמל מובהק כלשהו שאימצה האמנות מתחום המדע במאה העשרים, הרי זהו הדנ”א. יש לכך סיבה טובה: המולקולה הזו, כפי שצעק פרנסיס קריק באוזניהם של הלקוחות המשועשעים בפאב העיט (Eagle) במרץ 1953, מכילה את סוד החיים. ברוב התצוגות שלה היא מצוירת כסליל כפול, קצר ועבה למדי, כיוון שרק לעיתים רחוקות מציגים את התכונה המדהימה האחרת שלה: היא צרה וארוכה במידה מדהימה. בכל תא בגוף האדם יש שני מטר של המולקולה הזו; אם היינו משרטטים תרשים שלה בקנה-מידה אחיד, שבו עוביה היה כעובי חוט תפירה, אזי היה אורכה של המולקולה כ-200 קילומטר.

כמו סיבי הכותנה, יכולות מולקולות הדנ”א להידבק זו לזו וליצור חוט נראה לעין, וזה מאפשר ביצוע ניסוי חביב למדי. כאשר האמן מארק קוין (Quinn) נועץ בי בקשר למוצג דנ”א לתערוכה שלו בגלריית וייט קיוב (White Cube) בלונדון בשנת 2000, שמחתי לעזור*. הוא נתן לי דגימת זרע שלו (מרק מפורסם בכך שהוא משתמש בנוזלי הגוף שלו בעבודתו, במטרה לחשוף ולהציג את עצמיותו; בשנת 1991 הוא יצר יציקה של ראשו על-ידי שימוש בארבעה וחצי ליטרים דם קפוא), ואני פיצחתי את תאי הזרע בעזרת דטרגנט וחומר כימי מיוחד שמרכך את המעטה הקשה שלהם. תאי זרע הם בעיקרון דנ”א דחוס וארוז, והתמיסה הפכה צמיגה מאוד כשתכולת התאים השתחררה לתוכה. העברנו חלק מהתמיסה למבחנת זכוכית גבוהה, ולאחר מכן כיסינו את התמיסה במעט אלכוהול נקי. העברנו מקל זכוכית דרך האלכוהול לתמיסה, בחשנו בעדינות ולאט לאט משכנו את המקל למעלה והחוצה. סיבים קטנטנים הופיעו והתלכדו לחוט שנצמד למקל. משכנו אותו מעלה עד שהגיע לקצה המבחנה, ואז הצמדנו את החוט לשׂפה. מרק הניח את המבחנה לפני משטח שחור ומבהיק, ואנחנו עמדנו שם והתחבקנו בשמחה למראה הדבר היפה הזה: הדנ”א של מרק, מארג של מולקולות שכל אחת מהן קטנה מלהיראות בעין בלתי מזוינת, משולבות כחוט בודד ומבהיק. סוד החיים שלו.

אתם יכולים לעשות ניסוי דומה בכל ריקמה חיה: גם אם אין לכם מעבדה שלמה בהישג-יד, תוכלו להגיע לתוצאות די טובות במטבח הביתי, אם תשתמשו בבצל כמקור לריקמה ובחומר לניקוי כלים, מלח וּודקה לזיקוק הדנ”א. זה ייראה בדיוק כמו דנ”א אנושי, והסיבה לכך פשוטה ביותר: מבחינה כימית, זה בדיוק אותו סוג של מולקולה. דנ”א הוא החוט המשותף המקשר כל יצור חי עם אב קדמון יחיד.

אבל הדנ”א שלכם גם עושה אתכם שונים מבצל, ומכל אדם אחר. מולקולת הדנ”א נושאת קוד*, שבו כתובות הוראות הקובעות האם ביצית מוּפרה תתפתח לאדם או לבצל. הבדלים קטנים עוד יותר בהוראות המקודדות קובעים את המיגוון האינסופי של צבע שיער, גוֺן פנים, צורת גוף ואישיות, ההופך כל אחד מאיתנו לפרט ייחודי. לכל הוראה – או גן – יש תפקיד ביצירת המכלול השלם, והתוצאה הכללית נקבעת בחלקה גם על-ידי הסביבה; אך הכוח המשולב של המידע בגנום השלם – המכלול השלם של הדנ”א של אורגניזם – מעורר השתאות של ממש. הפרויקט המתבצע עתה במטרה לרתום ולנצל את הכוח הזה באמצעות קריאה והבנה של מכלול ההוראות שיוצר את האדם – גנום האדם – הוא אחד המפעלים רבי-החשיבות במדע המודרני. הוא ישנה את חיינו; השאלה אם יהיה זה לטובה או לרעה תלויה בתשובה לשאלה אחרת: כיצד נשתמש בידע הזה.

נראה שכולם מבינים זאת, אם לשפוט לפי הרעש התקשורתי שליווה את ההודעה ביוני 2000 על השלמת טיוטת גנום האדם. אך למרות התשואות רחוקה העבודה מלהיות שלמה. תהליך הקריאה יושלם ברובו במרוצת השנים הבאות, אך הפיענוח וההבנה מצריכים עוד שנים רבות, ויקיפו את כל מדעי החיים. הדור שבאמת יבין את גנום האדם – או את גנום הבצל, לצורך העניין – יבין את החיים עצמם.

מעולם לא התכוונתי ממש להיכנס לקרקס הרב-זירתי של פרויקט גנום האדם. רק לפני עשר שנים הייתי פורץ בצחוק אם מישהו היה אומר שבקרוב אנהל מרכז מחקר עם סגל של קרוב ל-500 איש, אצלול לתוך הפוליטיקה של פרויקט בינלאומי ואטול חלק במלחמה מילולית בתקשורת. כל שרציתי לעשות הוא לקרוא את הקוד הגנטי של התולעת הנימית. לא שיערתי שהתולעת עומדת להוביל אותנו היישר לגנום האדם. כמובן, קריאת הדנ”א של תולעת היא הכנה טובה לקריאת הדנ”א של כל מין אחר, ובכלל זה האדם; אך כשהתחלנו לקרוא את גנום התולעת לא חשבנו בכלל על מינים אחרים. פשוט רצינו להשלים את הרקע לתמונה, שנעשתה מורכבת יותר ויותר, של הביולוגיה של היצור הזעיר הזה; תמונה שהתפתחה במשך 25 השנים שקדמו לכך.

פגישתי הראשונה עם התולעת היתה בשנת 1969, כשהגעתי למעבדת הביולוגיה המולקולרית של המועצה למחקר רפואי בקיימברידג' – הידועה יותר בשמה מב”מ (LMB) – כדי לעבוד כאיש צוות בקבוצת המחקר של סידני ברנר (Brenner). סידני היה מנהל משותף, יחד עם פרנסיס קריק (Crick), של חטיבת הביולוגיה התאית במעבדה. מבחינה חיצונית היה ביניהם ניגוד מופתי – פרנסיס היה גבוה, בעל שיער בצבע החול, בעוד סידני היה נמוך וכהה עור, עם עיניים שקועות וחודרות מתחת לגבות עבותות – אך שניהם היו דברנים גדולים. לאחר שנולד והתחנך בדרום אפריקה, הגיע סידני לאוקספורד כסטודנט בשנת 1952, עם תואר ברפואה אך נחוש לעבוד על הביולוגיה של הגנים. במהרה הוא ביסס את מעמדו בקרב הקבוצה הבינלאומית של מדענים שעבדו על הגנטיקה של הבקטריופאג'ים – נגיפים קטנטנים שפוגעים בחיידקים. המדענים הללו הם שהניחו את היסודות לביולוגיה המולקולרית המודרנית.

בשנת 1953 גילו פרנסיס קריק וג'ים ווטסון את מבנה הסליל הכפול של הדנ”א, וסידני היה בין הראשונים שביקרו בקיימברידג' ושמעו על הגילוי ממקור ראשון. הוא עבר להתגורר בקביעות בקיימברידג' בשנת 1957, ועבד עם פרנסיס על פיענוח הקוד הגנטי ועל הבנת הדרך שבה מתרגמים אותו התאים למולקולות החלבון הנחוצות לתפקודיהם השונים. באמצע שנות השישים חשב סידני כי העיסוק בשאלה איך גנים מייצרים חלבונים כמעט הסתיים, וביקש לעבור לשלב הבא. תוכניתו היתה שאפתנית ביותר: להבין כיצד בעל-חיים שלם מקוּדָד באמצעות הדנ”א שלו. מטבע הדברים רצה להתחיל במשהו פשוט, ובעל-החיים שבחר היה התולעת הנימית. “אנו מתכוונים לזהות כל תא בתולעת ולעקוב אחר שושלות תאים*,” כתב סידני בבקשתו לתמיכה בפרויקט. “אנו נחקור גם את עקביות ההתפתחות העוברית ואת הבקרה הגנטית של ההתפתחות באמצעות חיפוש מוטנטים”. סידני נזכר מאוחר יותר שחלק מהאנשים חשבו שזהו רעיון הזוי לחלוטין. “ג'ים ווטסון אמר בזמנו שהוא לא היה נותן לי אגורה בשביל לעשות את זה,” אמר. “הוא טען שאני מקדים את זמני ב-20 שנה”.

מדוע בחר סידני בתולעת? לביולוגיה יש מסורת ארוכה של חקר בעלי-חיים פשוטים במטרה לגלות מנגנונים הפועלים בכל היצורים החיים. כשהתחיל סידני בפרויקט שלו, עבדו רוב הגנטיקאים עם שמרים או חיידקים, או עם זבוב התסיסה (Drosophila melanogaster). אך אף אחד מאלה לא התאים למטרותיו. שמרים וחיידקים הם יצורים חד-תאיים; אחת המטרות העיקריות של תוכניתו היתה לבדוק כיצד מכוונים הגנים את החלוקות העוקבות של תאים אשר במהלכן הן הופכות ביצית לבוגר בחיה רב-תאית. כנגד זאת – הזבוב, עם עיניו המורכבות, כנפיו, רגליו בעלות המִפרקים ותבניות ההתנהגות המשוכללות, היה מסובך מכדי להיות נגיש במידה מספקת לסוג הניתוח הממצה שסידני תיכנן. תולעים נימיות, או תולעים עגולות, לא נחקרו רבות כמו היצורים שנזכרו, אך הן לא היו בלתי מוכרות לביולוגיה. הן מהוות משפחה גדולה הכוללת מינים פרזיטיים ומינים חופשיים. סידני גילה עניין במין לא פרזיטי שחי בקרקע, Caenorhabditis elegans: שם ארוך ליצור קטנטן, שאורכו כמילימטר מראשו עד לקצה זנבו.

בטבע, C. elegans חיה בקרקע וניזונה ברעבתנות מכל חיידק או מיקרואורגניזם אחר שהיא מסוגלת למצוא. היא גדלה מביצה לבוגר בשלושה ימים (שליש מהזמן הנחוץ לזבוב התסיסה), חוץ מאשר כשהאוכל נמצא בצמצום. אז היא יכולה להתקיים מספר חודשים בצורת לרווה* ללא רבייה. מרבית הבוגרים הם דו-מיניים ומעמידים כמה מאות צאצאים באמצעות הפריה עצמית. זכרים מופיעים מפעם לפעם בשיעור של אחד לכמה מאות, והזדווגות מאפשרת ערבוב גנטי. ערבוב כזה חיוני אם המין אמור להמשיך בהתפתחותו. האנטומיה של התולעת די פשוטה, אך למרות שהיא חסרה רבים מן המאפיינים הפיזיולוגיים של חיות מפותחות יותר – כמו לב, ריאות ועצמות – היא עדיין יכולה לבצע הרבה פעולות פשוטות: תנועה, אכילה, התרבות, חישה של הסביבה וכיוצא בזה. היא מורכבת באופן בסיסי משני צינורות, אחד בתוך השני. הצינור החיצוני כולל את העור, השרירים, מערכות ההפרשה, ורוב מערכת העצבים; הצינור הפנימי הוא המעי. התולעת זזה באמצעות כיווץ שרירי הגב והבטן לסירוגין, כשהיא מקשיתה את גופה לסידרת פיתולים דמויי האות S.

יתרה מזאת: התולעת מתאימה מאוד לסוג המחקר שהגה סידני. קל להחזיק ולגדל אותה במעבדה, כשהיא מתקיימת ברווחה בצלחות פטרי שרופדו במצע של חיידקים מהמין Escherichia coli [המשמשים מזון לתולעים]. אפשר אפילו להשאיר את התולעת במצב של חיוּת מושהית במקפיא למשך שנים – דבר המאפשר לשמר מלאי מזנים שונים של החיה. הן הלרוות והן הבוגרים הם שקופים, כך שבמיקרוסקופ מתאים ניתן לראות לא רק את איבריהם הפנימיים אלא גם את תאיהם. לבוגר הדו-מיני יש בדרך כלל 959 תאים בדיוק, לבד מתאי הביצית ותאי הזרע. (לשם השוואה: לזבוב התסיסה יש מספר גדול יותר של תאים בכל אחת מעיניו, ובגוף האדם יש 100 טריליון תאים). הגנום של התולעת מורכב מ-100 מיליון בסיסים, הנחלקים בין שישה מקטעים או כרומוזומים.

סידני קיווה שיוכל למצוא קישורים ישירים בין הגנים של התולעת לבין התפתחותה מביצה מופרית לבוגר, כהמשך ישיר לנתיב המחקר הקלאסי של גנטיקאים, שהיה בשימוש מאז העשורים הראשונים של המאה העשרים. בכל מין ביולוגי המתרבה במהירות – כמו התולעת או זבוב התסיסה – מתרחשים בדנ”א שינויים מקריים הגורמים לחיה להיראות או להתנהג בצורה יוצאת-דופן. השינויים האלה ידועים כמוטציות, והחיות שעברו שינוי נקראות מוטנטים. גנטיקאים פיתחו די מהר מיגוון שיטות להעלאת שיעור המוטציות הרגיל. בשנות השישים לא היתה שום דרך לנתח את הדנ”א באופן ישיר, אך על-ידי הכלאות צולבות של מוטנטים והתבוננות בתבניות התורשה של דורות מאוחרים יותר אפשר היה למפות את המיקום היחסי בכרומוזום של הגנים שעברו מוטציה. סביר להניח שמוטציות שנוטות לעבור יחד בתורשה יהיו קרובות זו לזו על הכרומוזום; אלה שלא נראה כל קשר ביניהן, סביר שיהיו על כרומוזומים שונים. יחד עם מיפוי הגנים קיווה סידני שבאמצעות מיקרוסקופיה וביוכימיה מדוקדקות יוכל לגלות מה בדיוק משתבש בתולעים מוטנטיות ברמת התא.

בתחילת דרכו, בסיועם של חוקרים צעירים – רובם אמריקאים – הצליח סידני מאוד במציאת מוטנטים ובמיפוי הגנים הפגועים לאורך הכרומוזומים; למבוכתם של הספקנים שטענו כי התולעת כל-כך משעממת בהופעתה ובהתנהגותה, עד שלעולם לא יוכל להבדיל בין המוטנטים לבין הפרטים הרגילים. אך הסתבר שפרק הזמן שנדרש לפרויקט כולו היה ארוך מכפי שסידני ציפה. גנים פועלים כמעט תמיד כתזמורת ולא כסולנים – נדיר מאוד למצוא קו ישר העובר מגן אחד לתפקוד אחד. גם כך, כל העסק התפתח לממדים גדולים בהרבה מכפי שסידני יכול היה לחזות, כיוון שהאינטואיציה שלו הובילה אותו לחיה בעלת פוטנציאל מחקרי אדיר.

בדרך אופיינית לסגנונו של סידני – למעשה, סגנונה של ה- LMB כולה – קיבלתי עם הגיעי מרווח של מטר בערך על שולחן במעבדה צפופה, ופחות או יותר הניחו לי להסתדר בכוחות עצמי. סידני ופרנסיס האמינו שדחיסות במעבדה עודדה אנשים ליצור קשרים זה עם זה וש”שולחנות עבודה רחבים עודדו בזבוז זמן”. מצאתי את עצמי בקבוצה של חוקרים צעירים, נדהמים נוכח העובדה שקיבלנו משכורת לעשות את מה שבאמת רצינו לעשות, בידיעה שלא יהיה לנו את מי להאשים אלא את עצמנו במקרה שלא נצליח. השוויתי את רשמַי עם עוד אחד שזה עתה הגיע, שנדהם בדיוק כמוני נוכח הגאווה שגבלה בשחצנות שפגשנו במעבדה. “למי האנשים האלה חושבים את עצמם?” אני זוכר שאמר. אך בהדרגה הבנו שיש להם זכות להיות גאים, וככל שחלף הזמן גם סיגלנו מעט מן הגאווה הזו לעצמנו, למרות שבאופן אישי הייתי משוכנע שלעולם לא אצליח להיות מספיק טוב כדי להצדיק את תהילת העבר של ה- LMB.

המעבדה היתה ועודנה אחד המרכזים החשובים ביותר לחקר הבסיס המולקולרי של החיים. יותר מכל מקום אחר, זה היה המקום שבו הומצאה הביולוגיה המולקולרית. האתוס הייחודי שלו מילא ללא ספק תפקיד חשוב בעיצוב התפתחותי כמדען. הוא צמח מתוך צירוף נסיבות בר-מזל בשנים שאחרי מלחמת העולם השנייה. מדענים רבים מן האקדמיה היו מעורבים במחקר הקשור למלחמה, והתוצאות היו מרהיבות: רדאר, מִחשוב מהיר, אנטיביוטיקה וטכנולוגיה גרעינית – מקורם של כל אלה היה במחקרים שנעשו בזמן המלחמה. לממשלה התחוור באותם ימים שהשקעה במדע יכולה להניב תוצאות ארוכות טווח. עד סוף שנות השלושים לא היו הרבה הזדמנויות לבצע מחקר מדעי בבריטניה, אם לא היה לך מינוי הוראה באוניברסיטה או הכנסה פרטית. אך עשר שנים לאחר מכן פתאום נהיה קל לקבל מענקים נדיבים מגופים המתוקצבים על-ידי הממשלה, כמו המועצה למחקר רפואי או המחלקה למחקר מדעי ותעשייתי. רוחב הלב הפתאומי הזה בא באחת התקופות המרגשות בהיסטוריה של הביולוגיה, כשיותר ויותר אנשים החלו ליישם שיטות מתחום הפיזיקה והכימיה לפתרון בעיות ביולוגיות.

לורנס בראג (Bragg) היה פיזיקאי שעמד בראש מעבדת קוונדיש – המחלקה לפיזיקה של אוניברסיטת קיימברידג'. בראג, כאיש צעיר, היה מחלוצי הקריסטלוגרפיה בקרני X (רנטגן) שאיפשרה לחקור את ההיערכות התלת-ממדית של אטומים במולקולות, לרבות מולקולות ביולוגיות. בין אנשי הצוות שלו היה כימאי אחד, מהגר וינאי קפדן ושקט בשם מקס פרוץ (Perutz). פרוץ, יחד עם עמית צעיר, ג'והן קנדרו (Kendrew), גם הוא כימאי, ניסה לפענח את מבנה חלבון הדם המוגלובין. קריסטלוגרפיה בקרני X עבדה היטב במולקולות קטנות, אך חלבונים מכילים אלפי אטומים וההתקדמות היתה איטית. בראג, דמות בעלת השפעה גדולה בעולם המדע הבריטי, היה תומך נלהב בעבודתו של פרוץ. במאי 1947 הוא כתב למזכיר ה- MRC בקשת מימון לשם ביסוס הקבוצה של פרוץ “על בסיס קבוע יותר”. בתוך חודשים הסכימה ה- MRC לתמוך ביחידה לחקר המבנה המולקולרי של מערכות ביולוגיות, עם פרוץ בראשה.

היחידה, שמאוחר יותר קיבלה את השם האופנתי יותר – היחידה לחקר הביולוגיה המולקולרית – כללה בהתחלה את פרוץ וקנדרו בלבד. במהרה הצטרפו אליהם שני תלמידי מחקר, פרנסיס קריק ויו הקסלי – שניהם פיזיקאים ששבו לחיים האקדמיים לאחר מספר שנים של שירות צבאי. שנתיים לאחר מכן, עם הצטרפותו של ג'ים ווטסון – אז ילד-פלא-גנטיקאי אמריקאי בן 22 – נפתח שדה חדש שלם של אפשרויות. פרוץ אומר שהיה זה ווטסון שגרם להם להבין שיכול להיות שפיזיקה וכימיה לבדן לא יספקו להם את כל התשובות.

להגעתו של ווטסון היתה השפעה מחשמלת עלינו, כיוון שהוא גרם לנו לבחון את הבעיות שלנו מנקודת מבט גנטית. הוא לא שאל רק “מהו המבנה האטומי של חומר חי?” אלא מעל הכול “מה מבנה הגן הקובע זאת*?”

לא היה נחוץ הרבה כדי לשכנע את פרנסיס שיותר חשוב לעבוד על דנ”א, שהחל רק אז לזכות בהכרה כחומר שממנו עשויים הגנים, מאשר על חלבונים. פרנסיס וג'ים עשו בעצמם רק מעט ניסויים, אך הם קראו, דיברו, התווכחו ובנו מודלים. בסיועה הקריטי של תמונת הדנ”א בקרני X, שצולמה על-ידי רוזלינד פרנקלין בקינגס קולג' בלונדון (שהוצגה לווטסון על-ידי מוריס וילקינס, עמיתה של רוזלינד), הם הסיקו מסקנה נכונה באשר למבנה הסליל הכפול של המולקולה, ופירסמו זאת ב- Nature בשנת 1953**. באותו זמן הייתי תלמיד בית-ספר, בן 11, אך אני זוכר את השנים הללו כתקופה של התרגשות אדירה על שכה הרבה הולך ומתגלה.

הדנ”א הוא מולקולה ארוכה וצרה העשויה משרשרת של יחידות הנקראות נוקלאוטידים; כל נוקלאוטיד מכיל אחד מארבעה בסיסים: אדנין (A), גואנין (G), ציטוזין (C) או תימין (T). ווטסון וקריק הסיקו כי שני גדילים של דנ”א כרוכים זה סביב זה במבנה של סליל כפול, שבו A ניצב תמיד מול T, ו- C ניצב תמיד מול G. הם הבינו שזיווג הבסיסים הזה מספק את המנגנון שבאמצעותו יכול הדנ”א להשתכפל – הדרישה הבסיסית להתפתחותם של חיים על פני כדור הארץ. בהשתמשם בניסוח אגבי-במכוון, שנכנס לפולקלור של המדע, סיימו ווטסון וקריק את מאמרם בן 1,200 המילים במשפט: “לא נעלם מעינינו כי אופן זיווג הבסיסים הספציפי שקבענו מצביע באופן מיידי על מנגנון אפשרי להכפלת החומר התורשתי”. במילים אחרות, אם יש לך גדיל בודד של דנ”א ואספקה בלתי מוגבלת של ארבעת הנוקלאוטידים, אתה יכול ליצור את הגדיל השני, וממנו עותק נוסף של הגדיל הראשון וכן הלאה.

חודש לאחר פרסום המאמר הראשון שלהם ב- Nature, המשיכו ווטסון וקריק במאמר נוסף בו הדגישו השלכה נוספת, עתירת משמעות, של התיאוריה שלהם: “במולקולה ארוכה אפשריים צירופים רבים ושונים, לכן נראה סביר שהרצף המדויק של הבסיסים הוא הקוד הנושא את האינפורמציה הגנטית”. הם צדקו; והמחקר הביולוגי השתנה לנצח בעקבות התובנה הזו. זוהי התוצאה החשובה באמת של הכרת מבנה הדנ”א: לא הצורה הסלילית עצמה, אלא קבלת האישור לכך שמערכת העברת ההוראות ליצירת חיים מדור לדור היא דיגיטלית, ולא אנלוגית – כמו השפה האנגלית, וכלל לא כמו תרשים למשל. כדי להעביר מושג של חיה שמגרגרת ברכוּת עם שפם ופרווה, דובר אנגלית משתמש במלה בעלת שלוש האותיות cat, שמשמעותה ברורה לכל מי שמבין את השפה. תרשים, לעומת זאת, מראה ייצוג גרפי של חתול. דנ”א של חתול מפרט את הגנים (ההוראות ליצירת חתול) בדיוק כשם שהאלפבית מפרט מילים בשפה. אין ייצוג גרפי – שום דבר הדומה לאיש הקטנטן המכורבל בראשו של תא זרע, שכמה מן המשתמשים הראשונים במיקרוסקופ חשבו שיוּכלו לראות.

על הספר

חמישים שנה לאחר ההכרזה ההיסטורית על גילוי מבנה הסליל הכפול של ה-DNA ב-1953, באה הכרזה מהפכנית לא פחות ממנה, על סיומו של אחד הפרויקטים הכבירים והשאפתניים ביותר בתולדות המדע: בתום שבע שנים הושלמה טיוטת הגנום האנושי.

האומנם השלמת המפעל הענקי של “הרצפת גנום האדם” היא נקודת מפנה כה דרמתית? ואם כן, בשביל מי? בחיי המדע? בחיינו? בחיי כל אחד מצאצאינו?

ג'ון סלסטון, חתן פרס נובל לרפואה, מוליך אותנו אל מאחורי הקלעים של המערכה המדעית, המסחרית, המוסרית, בדרך אל ההישג הגדול. הוא חושף לפנינו את הדמויות, הפוליטיקה, המחלוקות, הכסף הגדול ומאבקי היוקרה, כמי שמספר על מירוץ בין טובים לרעים.

החוט המשותף – גנום האדם

ואכן, החוט המשותף הוא בין השאר סיפורם של הטובים המבקשים לא רק לקדם את הרפואה אל עבר הישגים שלא עלו על דעתנו עד לפני שנים לא רבות, אלא גם לשמור עלינו – אזרחי העולם החדש הזה – ולהבטיח שהגנום האנושי יהיה תמיד פתוח לכול והמחקר המדעי לא יותנה ברווח כלכלי עתידי.

החוט המשותף הוא סיפור מדעי מאלף מאין כמוהו, שירתק את כל מי שלצד המדע מוטרד גם מן ההשלכות של העולם הטכנולוגי החדש שהמדע מתנהל בו: הכסף (כל כך הרבה כסף!), אמנות הניהול, הפוליטיקה, והקשר הבעייתי בין יחצ”נות לאמת.

פרופסור ג'ון סלסטון עמד במשך שבע שנים (2000-1993) בראש הצוות הבריטי של פרויקט הגנום האנושי. על תרומתו לפרויקט זכה סלסטון ב-2002 בפרס נובל לרפואה.

ג'ורג'ינה פרי היא עיתונאית-מדע עטורת שבחים. היא פירסמה כמה ספרים, ובהם ביוגרפיה של מקס פרוץ, מן הביולוגים פורצי הדרך במאה העשרים, חתן פרס נובל גם הוא.

החוט המשותף, גנום האדם: סיפור על מדע, פוליטיקה ומוסר מאת ג'ון סלסטון וג'ורג'ינה פֶרי בהוצאת ספרי עליית הגג וידיעות, סדרת פילוסופיה ומדע בעריכת יהודה מלצר, מאנגלית: דן תמיר, עריכה מדעית: עדי מרקוזה-הס, עטיפה: פיני חמו, 351 עמודים.

החוט המשותף – הערה על הגנום של העברית

הואיל ויש לנו לא רק גֶנים אלא גם גנטיקה, והיום אפילו גנומיקה ומי יודע מה עוד מחכה לנו, ברור שגם ה- genome הלועזי הוא פשוט גֶנום בעברית. אבל כבר מן הרגע הראשון של הקריאה בספר הזה, כמובן צריך להחליט כיצד לנווט בין הישן והמוכר (הלועזי), שגם בו החידושים לא מפסיקים לבוא, ובין החדש, העברית “שלנו”: לא שנים רבות מדי עברו מאז ש- sequencing האנגלי הפכה מלה מקובלת גם בשפה היומיומית של בני-תרבות רגילים, ולא רק מדענים. להשאיר אותה כך?

והנה, כבר בשורה השנייה של הספר המרתק שלפנינו, באה ההכרזה: “זהו סיפורו של מפעל יוצא דופן, אחד ההישגים הבולטים של המדע בשלהי המאה העשרים: הַרְצָפַת גנום* האדם”. ובכוכבית הזאת, שהיא לא הערה של המחברים אלא של המערכת העברית, מוסיפה העורכת המדעית העברית – “הַרְצָפָה הוא המונח העברי שהתקבל כתרגום ל- sequencing: הפעולה של מציאת רצף היחידות המרכיבות מולקולה של DNA”.

הקוראים המבוגרים יזכרו בוודאי את הימים האופטימיים שבהם אפילו המולקולה הזאת ניסתה להיות “פְּרוּדָה”. ואפשר ממש לשמוע את התלבטויות ראשוני המשתמשים במונח העברי, איך הם מתחמקים לא רק מן הלועזית אלא גם מ”ריצוף”, ומטעם ברור (“זה תפוס”!). ויש לקוות שההרצפה הזאת תהיה “מקובלת”, כלומר בשימוש רציף גם בעוד עשור או שניים, כאשר אל גנום האדם יתייחסו בלימודי הטבע בבית הספר היסודי כאל משהו מובן מאליו, וכאשר כל צעירה וצעיר יוכלו to google ואז לקבל אותו בעברית.

אין לכך ערובה. ומה שאנחנו מנסים בספר הזה, כמו בשאר ספרי המדע הפופולארי שלנו, הוא למצוא את דרכנו בעולם המושגי המתחדש על-פי העיקרון הפשוט: לנסות ולעזור לקורא העברי להתמצא באופן ידידותי, פעם בעברית ופעם בלועזית, שהיום היא כמעט תמיד אנגלית. כך הן ההערות שהוספנו, וכך הוא הנספח המיוחד שהוסיפה בסוף הספר העורכת המדעית עדי מרקוזה-הס. נקווה שאכן יש בכך עזרה.

המערכת, ספרי עליית הגג