החיידק המלאכותי הראשון – וכל היתר שיבואו אחריו

אתמול התפרסמה ידיעה בכל רחבי המדיה: מדענים הצליחו ליצור חיידק סינתטי! אבל מה באמת עשו שם? ואיך? ולמה? וכמובן – למי זה יכניס כסף?

טיפול בגנים של חיידקים באמצעות לייזר. צילום: אוניברסיטת MIT
טיפול בגנים של חיידקים באמצעות לייזר. צילום: אוניברסיטת MIT
אתמול התפרסמה ידיעה בכל רחבי המדיה: מדענים הצליחו ליצור חיידק סינתטי! אבל מה באמת עשו שם? ואיך? ולמה? וכמובן – למי זה יכניס כסף?

נתחיל בשאלה האחרונה. היזם שמנווט את פרויקט החיידק המלאכותי הוא ד"ר קרייג ונטר, ביולוג בהכשרתו ואחד מהאנשים שכולם אוהבים לשנוא – אבל מסכימים שבלעדיהם שום דבר לא היה זז. הוא איש עסקים חסר רחמים, והוכיח שיש לו אף טוב לעסקים כשפתח פרויקט מתחרה ל- 'פרויקט הגנום האנושי'. החברה שהקים, סלרה גנומיקס, הצליחה לרצף את כל הגנום האנושי של חמישה בני אדם תוך שנתיים – הישג עצום בהשוואה למעבדות הציבוריות שהשלימו את העבודה בעשר שנים. בקיצור, הוא יודע להזיז דברים. דרך אגב, אחד מאותם חמישה אנשים שהקוד הגנטי שלהם פוענח במלואו הוא ונטר עצמו. מכך אנו יודעים היום שיש לו סיכון מוגבר להתנהגות אנטי חברתית, לאלצהיימר ולשעוות אוזניים לחה. ככה זה, אין בן אדם מושלם.

אחרי שסיים לרצף את הקוד הגנטי האנושי, פתח ונטר בפרויקט חדש: יצירה של חיידק מלאכותי. מה זה אומר בעצם? בניגוד למה שחושבים מספר אנשים, הכוונה ב- 'מלאכותי' אינה לקחת מולקולה אחר מולקולה ולחבר אותן ביחד בצורה הנכונה עד שמקבלים חיידק חדש. הטכנולוגיה שברשותנו עדיין רחוקה שנות אור מהישג שכזה. ונטר עשה דבר שונה מאד, אבל מאד יעיל: הוא השתמש בגופתו של חיידק ממין אחד, והחדיר לתוכה דנ"א סינתטי וכך נפח בה חיים חדשים.

נשמע מסובך? אוקי, נתחיל מההתחלה.

לכל חיידק יש קוד גנטי משלו, שמכיל את הוראות ההפעלה של אותו חיידק. הקוד הגנטי שונה מחיידק לחיידק, וזו גם הסיבה שחיידקים שונים זה מזה – תוקפניים או בלתי-מזיקים, עמידים לאנטיביוטיקות או מתים באוויר החדר, מפרקים נפט או מפרקים רקמות אנושיות. השוני טמון בעיקר בגנים שנמצאים בקוד הגנטי. כל גן מכיל הוראה לתכונה אחרת של החיידק.

מאז שנות השבעים, מדענים עוסקים בהנדסה גנטית מאד מוגבלת של חיידקים. במסגרת ההנדסה הגנטית הזו הם מסוגלים בדרך כלל לשנות גן אחד, שניים או שלושה בחיידק, ובכך להעניק לו תכונות חדשות – או להעלים תכונות קיימות. בדרך זו, למשל, נוצרו החיידקים המפרישים אינסולין אנושי. את החיידקים האלו מגדלים היום במיכלים, ומהם מפיקים את האינסולין שחולי הסוכרת מזריקים לעצמם כדי להשאר בחיים.

עד עכשיו הכל טוב ויפה, אבל עדיין לא הצלחנו לנצל אפילו חלקיק מהיכולת של חיידקים. יש חיידקים שיכולים לפרק נפט, למשל, ואנו יכולים להשתמש בהם כדי להיפטר מכתמי נפט בים וביבשה. חיידקים אחרים יכולים לייצר ביו-דלק. חיידקים הנושאים את הפקודות הנכונות יוכלו יום אחד לחיות בתוך המעיים שלנו, ולייצר אנטיביוטיקות ייעודיות ברגע שהם חשים בפלישה לתוך מערכת העיכול. עתיד מבטיח, לא? ובכן, כן, אבל רק אם מניחים שהחיידקים האלה לא יכולים לעשות שום דבר לא צפוי. זה לא רעיון חכם להכניס חיידקים למעיים כשהם מכילים עוד כמה מאות גנים עליהם אנחנו לא יודעים דבר וחצי דבר, ואותם גנים עלולים לאפשר לחיידקים להתרבות ללא שליטה ולהציף את הגוף… או לחסל את כל הנפט בעולם… או לייצר ביו-דלק גם מצמחים שנועדו להאכיל את העולם השלישי. בקיצור, הדרך היחידה שאנחנו יכולים להיות בטוחים בחיידקים האלו היא אם נדע בדיוק איזה גנים הם מכילים. ובאידיליה, הם יכילו אך ורק את הגנים הבסיסיים ביותר שהם צריכים כדי לשרוד ולבצע את הפונקציה שלהם. ואולי גם להתרבות קצת, אבל רק תחת שליטה. אלא שבשביל לייצר חיידק כזה, אנחנו צריכים הלכה למעשה להנדס את כל הקוד הגנטי שלו מההתחלה ועד הסוף.

וכאן נכנס קרייג ונטר לתמונה. ונטר סרק את כל הקוד הגנטי של חיידק בשם מיקופלסמה מיקואידס (Mycoplasma mycoides), ויצר אותו מחדש באופן סינתטי. זאת רחוקה מלהיות משימה פשוטה, מכיוון שאורך הקוד הגנטי של אותו חיידק הוא מיליון בסיסים: מיליון 'אותיות' המרכיבות את רצף הקוד. ונטר סינתז את כל מיליון הבסיסים בסדר הנכון, ואז החדיר את כל הרצף כפי שהוא לתוך גופתו של חיידק ממין אחר, מיקופלסמה קפריקולום (Mycoplasma capricoloum), ממנה הוצא הקוד הגנטי המקורי. התוצאה: גופה של חיידק ממין א', שמכילה את הוראות ההפעלה של חיידק ממין ב'. ועכשיו אירעה תחיית מתים של ממש. הקוד הגנטי נכנס לפעולה, הגנים שבו עברו תרגום לחלבונים והחיידק התעורר לחיים כשהוא ניחן בכל הסממנים של חיידק ב' – זה שונטר ייצר את הקוד הגנטי שלו באופן מלאכותי.

האם אפשר להגדיר את המחקר הזה כיצירת חיים מלאכותיים? אני לא בטוח. מצד שני, פריצת הדרך הנוכחית קרובה הרבה יותר להגדרה של חיים מלאכותיים מכל הצלחה אחרת עד היום. אבל מעבר לפואטיקה ולתשוקה הפרומתאית ("והייתם כאלוהים"), הצלחת המחקר מספקת רמזים מתוקים על עתיד המחקר והפיתוח בביו-טכנולוגיה. ונטר כבר יכול לייצר חיידקים עם קוד גנטי שלם לפי בחירתו. הוא יבחר איזה גנים לשים בחיידק, ואיזה גנים להשאיר בחוץ. יכולת זו, שכיום היא עדיין בחיתוליה, תביא בעתיד ליצירתם של חיידקים שיוכלו לטפל בזיהום האוויר ולהפוך אותו לחמצן, מים ופחמן דו-חמצני. החיידקים של ונטר יוכלו לתפקד כצוללות קטנטנות זעירות שישוטו בזרם הדם וינטרו אחר מצב הגוף. הם יכילו זיכרונות בקוד הגנטי שלהם, ישמשו כמחשבים זעירים ויפיקו אנרגיה וחשמל. וכן, הם גם ישמשו ככלי הלחימה האימתניים ביותר שניחשף אליהם אי-פעם: כלי נשק שיוכל לחסל את כל החיים על פני האדמה, אם לא יתוכנן כיאות.

זה העתיד של קרייג ונטר. זה העתיד שלנו.

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

24 תגובות

  1. קוד הכבוד לך על ההסבר הברור גם להדיוטות! 🙂 בעקבות ההצלחה של הטכניון אני קורא אחורה מה היה וזה מאוד ברור כאן.

  2. לא מבין במדע:
    יש אנשים שסתם אינם מבינים במדע ויש כאלה שאינם מבינים כי אינם רוצים להבין.
    אתה, כמדומני, נמנה עם האחרונים.
    לאלה אני מציע פשוט לזנוח את כל הישגי המדע ולחזור לחיות בג'ונגל.

  3. אין לי מושג במדע אבל כבר ראינו לאן הובילו הרבה פעמים המצאות מתוחכמות. מישהו באמת חושב שלא ישתמשו בזה לייצור חיידקים אימתניים לנשק בילוגי מתקדם?

  4. אז לפי מה שאני מבין הרעיון הוא להתחיל מכלל הגנום של חידק בודד ואז לאט לאט להבין איזה גן או רצף עושה מה אצלו להגיע לרצף הביסיסי ביותר שעדין מתפקד. ואז יש לנו את האפשרות להוסיף או להוריד גנים שבעצם יגרמו לו לעשות כל דבר שנרצה,ואחרי שהצלחנו לעשות זאת על חידק מי מונע מאיתנו לעשות החלפה על כל התאים בבני האדם בעזרת חידקים .
    עתידני קצת לא?

  5. תארו לעצמכם,
    אם בסופו של דבר נגיע למצב שבני אדם מסוגלים לשלוט ב-100% בתכונות החיידק,
    נוכל להנדס חיידק , שיותאם לחיים בבכוכב לכת אחר (מאדים לדוגמא) ומהחומרים שנמצאים שם, לעשות סביבה שתאפשר חיים ליצורים אחרים גדולים יותר. (שינוי הרכב הגזים באטמוספרה וכד')

  6. אם היו מחזירים לחיידק את אותו DNA הוא היה חוזר לחיים ומתפקד כאותו חיידק שהיה מקודם.
    כיוון שהחזירו לו DNA אחר הוא הפך לחיידק אחר.

  7. לא הבנתי,
    אם היו מוציאים את הDNA ומכניסים את אותו הDNA חזרה, החיידק גם היה קם לתחיה? או רק בגלל שזה DNA שונה. מה גורם לחיידק לקום לתחייה?

  8. מרק, אתה צודק שזה די דומה למה שעשו עם הכבשה דולי שבה הוציאו את הגרעין והכניסו גרעין של תא אחר. גם כאן לקחו תא והכניסו לו גנום חדש לחלוטין. התוספת כאן היא שאת הגנום החדש סינטזו באופן מלאכותי ע"י מכשיר ולא לקחו אותו מתא קיים. מה שנלקח הייתה אינפורמציה ולא חומר. זו בכל זאת התקדמות לפחות ברמה הפילוסופית שמראה שבאופן תיאורטי ביכולתינו היום לסנטז תא שלם כי אין אף מרכיב בתא שלא סונטז באופן מלאכותי.השלב הבא יהיה לסנטז וריאציות על הגנום ואז זה יהיה ממש חדש.

  9. חשבתי שהיה מדובר על בנייה של קוד גנטי מלאכותי מאפס, מה שונטר עשה זה שיבוט פשוט בקנה מיד נרחב יותר ממה שידענו עד עכשיו

  10. אפשר יהיה להנדס חיידקים גם לפעולת "הארצה" של מאדים ואולי אפילו של נוגה

  11. אורי:
    מה פתאום?!
    איך הגעת למסקנה זו?
    קודם כל – אי אפשר בכלל להחליף את ה DNA של אדם א בזה של אדם ב.
    כדי לעשות זאת צריך הרי להוציא את ה DNA מכל אחד ואחד מטריליוני התאים ולהחליף אותו – וזאת מבלי להרוס אותו.
    זה בפני עצמו בלתי אפשרי.
    אפשר להחליף את ה DNA של תא בודד וזה הבסיס המדעי למה שעשו כאן וגם לרעיון השיבוט (שבו מכניסים את ה DNA הרצוי לתא הבודד שממנו יתפתח האדם וממנו יועתק ה DNA לכל תאיו).
    אבל אפילו אילו ניתן היה להחליף את כל ה DNA לא היה אדם א הופך לאדם ב.
    אפשר לראות זאת בכמה דרכים.
    הדרך המבוססת על ניסוי בלבד היא להסתכל על תאומים זהים ולראות שלמרות שיש להם בדיוק אותו DNA הם אינם אותו אדם.
    הדרך המבוססת על הסקה הגיונית היא להיזכר שהאדם הוא יותר מן ה DNA שלו – הוא כולל גם את מבנה גופו בכלל – ובפרט את הזיכרון שנוצר בעקבות התנסויותיו בעבר (בפרט – מפני שגם הזיכרון חקוק במבנה הגוף ובעיקר במבנה המוח).
    החלפת ה DNA לא תחליף את מבנה הגוף ובפרט היא לא תחליף את הזיכרונות, הידע והמיומנויות.
    איננו יכולים לדעת אם היא תחליף את האופן בו נחווית המציאות (כולל האופן בו נחווה הזיכרון) אבל בוודאי שאין היא יכולה להעביר לאדם א את מה שלמד וחווה אדם ב.

  12. ובכן, ננו טכנולוגיה שונה ביעדיה ובסקאלה של העבודה… אבל כשמדובר על שרשרת הדנ"א… כן, די 🙂

    כתבה מצויינת! תודה.

  13. גיל דותן:

    אתה מתחיל מבדיקת התכנות קודם כל, כדי לבדוק שמה שאתה מתכוון לעשות אפשרי בכלל. אתה מתכוון לבנות גנום של חיידק, אז ברור שתתחיל ממשהו שאתה יודע שעובד (חיידק מן הטבע), כדי להיות בטוח בתהליך שלך. עכשיו, כשהתהליך הוכח כיעיל,הוא יוכל לבנות גנום כרצונו, וכשזה לא יעבוד הוא ידע שכנראה שהוא תכנן משהו שלא יכול לחיות. אבל תיאורטית אין עכשיו שום מניעה לקחת גנום של חיידק שמפרק נפט למשל, שכבר יש כזה, ולהוריד לו מהגנום כל מה שנראה לא רלוונטי, ואם ההנחות היו נכונות אז יתקבל חיידק שכל מה שהוא יודע לעשות זה לפרק נפט בלבד. ועד לשם המרחק ממש לא גדול.

  14. רק עשו COPY PASTE (לא שאני מזלזל חס וחלילה ) אבל לא שינו קוד ולא המציאו חלקי קוד.

    מכאן ועד מה שרשמו על חיידקים כאלו ואחרים בעלי תפקידים שונים ומשונים המרחק די גדול.

  15. זה נשמע טוב, רק קצב הבניה עדיין איטי למדיי..אני מאמין ומקווה שבעתיד הקצב יעלה ויהפוך למהיר מדור לדור כמו במחשבים ויהיה ניתן ל"ייצר" חלקי חילוף לגוף בתוך שעות ספורות מוכנים להשתלה !
    אם הבנתי נכון חיידקים מהונדסים יוכלו למשל לנקות ורידים פקוקים מהשומנים שהצטברו בהם במשך השנים, אבל מה שיהיה הכי מעניין זה חיידק כלבויניק..העושה הכל לפי הדרישות המקומיות בגוף עם משדרון זעיר שיעביר למחשב את סוג הפעילות שבוצעה מה שנקרא "בוצע" !
    מדהים איך שבמציאות הפוליטית כלכלית גלובלית המצב על הקנטים ולא יודעים מה ילד יום ומצפים לימים קשים בכל התחומים…ובתוך כל הבלגן הזה מנצנץ לו אור קטן המבשר על עולם חדש באיזה מסיבת עיתונאים ..והשאלה היא האם זאת המוזיקה של ימי פומפיאה האחרונים לפני שנשמע את רעם פצצת האטום לה שמורה המילה האחרונה או שבכל זאת האנושות תשרוד ואף תשתפר !

  16. תודה רועי, מעניינת במיוחד ההבנה שלמעשה אין הבדל בין ננוטכנולוגיה והנדסה גנטית מהסוג המדובר

  17. אז באופן תאורטי לחלוטין ניתן לקחת דנא של בן אדם אחד ולהשתיל בבן אדם אחר? ובעצם מה… להחליף את הבן אדם במישהו אחר?

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן