ביולוגים גילו מורכבות יוצאת דופן בפעילות הגנטית שלנו
הטלפונים הסלולריים שיצאו לשוק המסחרי אי שם בשנות ה-90 התקבלו כפלא (חברה אחת אפילו השתמשה בתואר הזה כשם רשמי). על אף שבראשית דרכם היו גדולים ומסורבלים, הציבור הרחב היה אסיר תודה על עצם קיומם. עם התאוצה הטכנולוגית נפתחו אופציות חדשות, ופתאום המכשיר, שאפשר רק לקבל שיחות, יכול גם להעביר מסרי טקסט, לשמש שעון מעורר ואפילו יומן. זמן לא רב לאחר מכן החל המכשיר הסלולרי לשמש גם נגן מוזיקה, מצלמה ומכשיר ניווט. היום, אותו כלי שהחל כאמצעי לקבלה ולהוצאה של שיחות קוליות, הפך למרכז שדרכו מתנהלים חיינו.
בשנת 1941 נתפסו הגנים שלנו כמו אותם טלפונים עצומים של שנות ה-90, כלומר בעלי פונקציה אחת בלבד. כך לפחות סברו מדענים. אחד הפרסומים המדעיים החשובים של אותן שנים נקרא גן אחד, חלבון אחד – שם המרמז על האופן שבו תפסו את תפקוד הגנים. ההערכה כיום היא שלכל אדם יש בין 20,000 ל-25,000 גנים שונים. בעבר סברו ביולוגים כי כל אחד מהם מייצר חלבון שמעביר אינפורמציה לתא וקובע את תפקודו. מחקר חדש שהתפרסם במגזין Quanta מצביע על תמונה הרבה יותר מורכבת: הגנים שלנו, כך נראה, מתנהגים כמו הסמארטפונים מרובי הפונקציות ולא כמו הטלפונים הניידים החד-גוניים מהדור הראשון.
המספרים לא מסתדרים
כדי לקבל מושג על חשיבות התגלית, הבה נעוף על כנפי ההיסטוריה חזרה אל שיעורי הביולוגיה בתיכון. הגנים מכילים את כל המידע שהגוף צריך כדי להתפתח ולתפקד מרגע מפגש הביצית עם הזרע. החל מצבע העיניים וכלה בכישורים קוגניטיביים מורכבים ביותר – ה-DNA מכיל את כל תכניות האב שקובעות פרמטרים אלה. כדי להעביר את האינפורמציה מהגנים לתאים שמבצעים את הפעולות הלכה למעשה, הגנים בונים חלבונים שמשמשים כאמצעי תקשורת. הם קובעים האם התא ייצר אנרגיה, ייפטר מפסולת או כל פעולה אחרת. כאמור, במשך המאה הקודמת הסברה הייתה שכל גן מסוגל לייצר חלבון אחד כזה, ולכן כל גן אחראי על פעולה ספציפית אחת של התא.
אלא שהמספרים הללו לא הסתדרו. אם לבדוק על פי ההערכה הגבוהה ביותר, יוצא שהגנים מסוגלים לייצר אך ורק 25 אלף סוגי חלבון. זה אמנם נשמע הרבה, אבל לא תואם את המציאות המגוונת פי כמה של תפקודי התאים בגוף. מה גם שלאורך השנים החלו לצוץ ראיות, אם כי ספורדיות, הסותרות את תיאוריית "גן אחד – חלבון אחד". המחקר החדש שנערך במרכז דנה-פארבר בבוסטון הטה את הכף לחלוטין. העובדה המדעית כיום היא שהגנים מסוגלים להרבה יותר גמישות מזו שיוחסה להם עד כה. החוקרים ערכו בדיקות על סט של 1,500 גנים ושל החלבונים שהם מייצרים. כדי להמחיש את הממצאים אפשר להסתכל על כל גן כהורה, ועל החלבונים שהוא מייצר – כילדים. נמצא כי כ-500 גנים מייצרים לפחות שני חלבונים, וכי במקרים רבים החלבונים הללו מתנהגים בצורה שונה לחלוטין זה מזה, ממש כמו אחים.
התקשורת בתא מתבצעת בצורה הרבה יותר מורכבת משחשבנו.
ההתנהגות השונה באה לידי ביטוי בין היתר ביכולת של כל חלבון להתחבר לחלבונים אחרים, ובכך ליצור שרשרת תקשורת שמעבירה מסר מסוים בתוך התא. חלבון שיוצר בגן ספציפי יכול להתחבר לחלבונים מסוימים, ואילו אחיו – שנוצר בדיוק באותו גן – מתחבר לאחרים. המדענים בדקו כמה נפוצה התופעה הזו, כלומר עד כמה כל גן נוטה ליצור חלבונים בעלי פונקציונליות שונה. עיבוד הנתונים הותיר את הביולוגים מבולבלים. דייוויד היל, אחד החוקרים במכון, מספר כי עם קבלת התוצאות חשב לעצמו: "זה לא ייתכן; אנחנו צריכים לפענח איפה טעינו". אבל בדיקות חוזרות איששו – מעל 60 אחוז מהחלבונים האחים חולקים נתח מההיקשרויות, אבל לא את כולן. אחד מחמישה חלבונים התנהג בצורה שונה לחלוטין מאחיו, ובמקרים רבים התפקוד של כל אחד מהאחים החלבונים היה כה שונה, עד שנדמה כאילו מוצאם משני גנים שונים.
הבדיקה הזו נערכה רק על כ-8 אחוזים מכלל הגנים, ונמצא כי הוורסטיליות בייצור החלבונים היא תופעה נפוצה למדי. אם נכפיל את זה בכמות הממשית – כ-25 אלף גנים – ונוסיף את העובדה התיאורטית שכל גן יכול ליצור כ-50 סוגים שונים של חלבון. יוצא שהגנים שלנו מסוגלים ליצור קידודי מידע כה מורכבים, שהניסיון למפות אותם עשוי להרתיע מדענים. ואולם, על פי תוצאות המחקר נראה כי רק חלק קטן מפוטנציאל הייצור ממומש ולכן מדובר במשימה מורכבת, אך אפשרית. למרות שהגנים לא מייצרים באמת חמישים חלבונים, הכמות והתדירות של ייצור חלבונים שונים שנמצאו במחקר מרמזים שיש לתופעה משמעות בתפקוד היומיומי של התא בפרט ושל הגוף בכלל.
המורכבות האינסופית של הטבע
המשמעויות של הוכחת היצירתיות של הגנים טרם ברורות לחוקרים עד תום, בין היתר מכיוון שמדובר במחקר חלוצי למדי. יש עוד דרך ארוכה כדי לבדוק כיצד באמת בא לידי ביטוי ריבוי המסרים שמכיל בתוכו כל גן בפעילות השוטפת שלנו. בנוסף, מחקר המשך צריך להקיף כמות רחבה בהרבה של גנים, כדי לתת מדגם מייצג יותר.
יחד עם זאת, אי אפשר שלא להתפעל מעצם התגלית שהגנים שלנו מסתירים בתוכם הרבה יותר ממה שחשבנו. אם תפתחו באקראי אחד מאינסוף כתבות בסגנון "עובדות מדעיות שלא הכרתם", לבטח תמצאו באחת מהן את העובדה כי האדם חולק 50 מהגנים עם בננה. המחקר אמנם לא בחן האם הגנים של הבננה מסוגלים לייצר חלבונים בעלי תפקוד שונה, אבל הוא מסוג התגליות שעם הזמן עשויות להסביר מיני תופעות בלתי מוסברות כמו ההבדל במורכבות בין בני אדם לבננות, שאנו רוצים להאמין כי הוא מסתכם בהרבה יותר מ-50 אחוז.
ההבדל בין הגנים שחשבנו שאנו מכירים לאלה שאנו מכירים אחרי המחקר הזה הוא עצום בדיוק כמו ההבדל בין הטלפונים הניידים של פעם לבין המחשבים הננסיים שיש לנו היום בכיסים. נסו לחשוב על שלל השימושים שאתם מסוגלים לבצע כיום בסמארטפון ועל כמות המכשירים שהיו דרושים לכם לצורך אותה פעולה אי שם ב-90's. כל גן שלנו, כפי שמסתבר, הוא יחידה עצמאית סופר-אינטליגנטית שמסוגלת לכתוב קודים שונים להפעלת הגוף. אם תהיתם פעם עד כמה מופלאה המורכבות הפיזיולוגית שלנו, אנחנו נמצאים צעד אחד קרוב ליותר להבנה.
אבל יש גם שמץ של אירוניה בגילוי המופלא, כי בעוד שתגליות מהסוג הזה מרחיבות את מאגר הידע האנושי, הן גם מכניסות אותו לפרופורציה. זוהי מסוג החשיפות המדעיות שנותנות לנו מושג כמה יש עוד ללמוד ואילו אפשרויות אינסופיות של חכמה טמונות בטבע.
כתבות נוספות שעשויות לעניין אותך:
מה הסיכוי שנולדתם בדיוק מי שאתם? חישוב מתמטי יותיר אתכם פעורי פה
ההרצאה השבועית של TED: האם מדענים גילו את מעיין הנעורים?
מה מכריע החלטות חשובות בחיים, הגנטיקה או הניסיון שלנו?
עוד מרדיו מהות החיים:
