לראות טיפוס במקום DNA (ב)

זה לא סוד שמאמץ מחקרי אדיר מושקע בשנים אלה בריצוף DNA  של אורגניזמים רבים, בראשם האדם. הכוונה כמובן לחשיפת רצף הבסיסים (A,G,T,C) שלDNA  של יצור כלשהו בכדי ללמוד עליו ולהכיר את הבעיות הקשורות בגדילתו. ישנן כיום פלטפורמות של דור שלישי, מכונות ענק, המיועדות לריצוף מהיר יותר וזול יותר מאי פעם, המפעילות טכניקות מתקדמות ביותר של כימיה אורגנית, פלואורסצנציה (זהירה), עיבוד אנזימתי ועוד. מאות אלפי חוקרים ברחבי העולם ותקציבי מחקר ענקיים של ממשלות וחברות פרטיות מכוונים כולם למציאת רצפים של DNA שיוכלו לכוון אותנו למציאת תרופות חדשות וטיפולים שונים באדם, לשיטות לשמירת טבע או לזיהוי מיני אורגניזמים חדשים וכד'.

מוקד גדול במיוחד של מחקר מתבצע כיום על הDNA  של האדם.

פעילות אדירה של מדענים במאות מעבדות, אנרגיה עצומה של מחקר, מחשבי ענק, מאות פרסומים, עשרות כנסים – בכדי לאכסן את ה Big-Data העצום הזה של רצפי מחשב AGCTGATATA  וכו' במחשבי העולם המערבי המפותח, על מנת לנסות ולהכיר את האדם בעזרת מולקולה אחת – DNA. הנחת העבודה המכוונת מחקרים אלה היא אחת: ה-DNA מכיל מידע ייחודי על האדם המכיל אותו, על מחלותיו ויכולותיו, וחשיפת מידע זה יוביל לפתרון בעיות ומחלות שונות. דוגמא אחת ידועה היא הגן BRCA שנקשר למחלת סרטן השד אצל נשים, שחברת Miryad הוציאה עליו פטנט לפני כעשור, אשר נשלל ממנה רק לאחרונה בקביעה שאין כל המצאה חדשה באבחון גן זה, ולכן לא ניתן להוציא עליו פטנט. בעקבות הבדיקה המונופוליסטית והיקרה שהציעה Miryad החליטה אנג'לינה ג'ולי, שהגן התגלה אצלה ואצל משפחתה, לכרות את שני שדיה בכדי להימנע ממחלת סרטן השד. חבל.

אז זה לא נראה קצת מוגזם, כל העיסוק הזה בDNA?

וככל שמצטברים המחקרים התמונה רק הולכת ומסתבכת. מסתבר שכמה דברים שחשבנו בעבר על DNA  כבר לא ממש ככה. ראשית יש הרבה מאד תהליכים גנטיים שמעורבים בהם חלבונים ואנזימים שתפקידם להפעיל את הגנום ולמרות שגם חלבונים אלה מיוצרים כנראה על ידי תרגום מידע גנומי (המצוי בDNA), לא ברור כיצד, מתי ואיך הכל מסונכרן. כמו כן מסתבר כי תאים שונים בגוף מראים רצפים שונים של DNA. קוראים לזה מוטציות סומאטיות, והן אקראיות לגמרי, בינתיים, כלומר לא ברור אם יש כאן איזשהי הכוונה של הגוף כולו או של האיבר (או של מישהו אחר שאולי מנהל את הכל...).

במחקר המתקדם ביותר בסרטן כיום, מנסים לבצע ריצוף של DNA  של תאים מגידול סרטני, ולתדהמת החוקרים יש שונות גדולה מאד בין התאים. כלומר רצף הבסיסים של הDNA מִתָאים שכנים באותו גידול שונה מתא לתא, וכלל לא ברור למה ומדוע. אם הרצף שונה בתאים, אולי הDNA  הוא לא התשובה לשאלת הגורמים לסרטן? מה שבטוח הוא שיהיה קשה מאד לפענח מידע שימושי מרצפי DNA  שכאלה, שלא מראים כל השתנות מסודרת שיכולה להסביר את הפיכתם לתאי סרטן.

אומר ד"ר ג'ורג' סלדג', נשיא החברה האמריקאית לרפואת הסרטן (ASCO): "...שינויים כמותיים ב DNA  במונחים של מספר מוטציות לכל 1000 בסיסים יהיו חשובים יותר משינויים איכותיים כמו באיזה אנזים הייתה מוטציה...", והוא מסיים את מאמרו ב "כאוס גנומי הוא עובדה נפוצה, ועלינו ללמוד לעסוק בכאוס אם ברצוננו להכות במחלה". האמנם? אם מדובר בכאוס אמיתי, הרי שהעובדות שיחשוף פרויקט הגנום הסרטני לא ממש יעזרו להכות במחלה, אלא רק יכו את הרופאים והחוקרים בהלם של עודף מידע.  

אז אולי כדאי לשנות גישה, ולהתבונן בדברים אחרים, כמו למשל בטיפוסים השונים של האנשים? או בגידולי הסרטן והאנשים שלהם ביחד? או אפילו באנשים, בגידולים ובסביבה המיוחדת שבה הם חיים כתמונה שלמה יותר? אולי התמונה קצת יותר פשוטה מבחינה תקציבית, אבל קצת יותר מורכבת מבחינה אנושית. זה אמנם לא דורש המון מיכשור ומעבדות, אלא יותר התבוננות ורגישות אנושית, יותר מחקר בין תחומי ופחות תחרות מסחרית על מוניטין. לכן זול מאד, וחסכוני.

אז לאן ילכו תקציבי המחקר וצוותי המעבדות הענקיים שהזכרנו?  ומה יעשו כל אלפי החוקרים העובדים בתחום? ולאן תלך תהילת העולם של היזמים המוכשרים שהתחילו את הפרויקטים הענקיים של ריצופי DNA?

שאלה למחשבה.

איזה מין טיפוס זה...

החשיבה הדינמית של גתה: הטיפוס הארכיטיפי של האורגניזם –

האם הוא מפתח להבנה אבולוציונית רחבה יותר?

אתמול נתתי הרצאה קטנה על אחד המחקרים המעניינים יותר של גתה - ההתבוננות הביולוגית שלו. הרעיון שהצבתי הוא כזה:

ניתן לקדם את היכולת להבין את המשמעות של מושגים אבולוציוניים כמו התמיינות, ברירה והתפתחות ע"י שימוש בצורת חשיבה מיוחדת אותה פיתח לראשונה גתה בעקבות תצפיות ומחקר של שנים בצמחים ובבע"ח. גתה הגדיר את המושג "טיפוס" בביולוגיה.

אז מהו הטיפוס של גתה?

התופעות של העולם הפיזי ניתנות לתיאור יחסית פשוט בעזרת ההגיון של סיבה ותוצאה. בפיזיקה, המחקר מתרכז במציאת הגורמים השונים לתופעה מסוימת: כדור פוגע בכדור אחר ומעיף אותו; אור פוגע בחפץ ומחמם אותו; מים מתחממים ומתאדים – בכל אלה ניתן למצוא את הגורמים לתופעה במחקר חושי. התוצאה בפני החושים (התופעה) אינה משתנה עם הזמן מתוך עצמה, אלא תמיד יימצא גורם חיצוני אשר יגרום לה להשתנות – כך בעולם הפיזי.

בעולם הביולוגי של היצורים החיים, התופעות, ע"פ גתה, לא יכולות להיתפס כך. היצור החי פועל בניגוד לחוקי התרמודינמיקה בכך שהוא יוצר סדר בחומר והתפתחות בצורה. יצור חי, יהא זה וורד או נמר, יוצר צורה במרחב שאיננה תוצאה של גורם חיצוני כלשהו, והוא מארגן את החומרים המרכיבים אותו. זוהי תופעה של יצירה, ולכן איננה יכולה להילמד כמו תופעה פיזיקלית רגילה.

גתה: "תופעה פיזיקלית ניתנת לתפיסת החושים והופכת לשלמה בעזרת השכל והמושגים שהוא בונה. תופעה אורגנית כבר מציגה בפנינו את השלמות ועלינו לכן להבין אותה בדרך אחרת".

הצמח משתנה כל הזמן: כל מצב בו הוא נמצא הוא תוצאה של המצב הקודם שלו והמוצא למצב הבא בו יהיה - זרע לנבט, נבט לצמח, צמח לפרח, פרח לפרי, פרי לזרע וכן הלאה. האם אפשר להגיד כי הנבט הוא הצמח? או אולי הזרע הוא הצמח, למרות שהוא נראה כמו אבן קטנה? הצמח הוא הרעיון העומד מאחורי כל הצורות המשתנות הללו. זהו הטיפוס של הצמח הגורם לו להיות כל אחת מהצורות אותן הוא עובר ומשתנה לתוכן.

הטיפוס לכן הוא סוג של רעיון, הגורם היצירתי המצוי מאחורי כל אורגניזם. בכך שאנו מנסים לברוא את האורגניזם בחשיבתנו מחדש אנו מוצאים את הטיפוס.

הטיפוס לא קיים במציאות. ניתן להבין אותו רק כאשר אנחנו בוראים אותו בחשיבה. זו אינה השלמות של תופעה פיזיקלית המתקבלת מהאיחוד בהיגיון של הנקלט בחושים עם המושגים המתאימים בחשיבתנו. החשיבה כאן צריכה להתחבר לרעיון הבורא, לסוג של אידאל של שלמות של צורות מרחביות המופיעות לאורך זמן, אשר ממנו נבראה צורה מסוימת בעולם האורגני. אין כאן מושג הבונה חוק טבע פיזיקלי, אלא טיפוס המהווה רעיון יצירתי אשר למעשה נוצר כל פעם מחדש בזמן שאנחנו חושבים אותו, ובכך מסביר את המציאות החושית בצורה מדעית.

זוהי האפיסטמולוגיה האורגנית של גתה, אשר לא נלקחה לעבודה על ידי דרווין וממשיכיו, ונותרה מאחור ללא שימוש. אך מסתבר כי לאחרונה ישנם כמה אישושים מעניינים מתחומים שונים במחקר הרומזים על אפשרויות שימוש בגישה נשכחת זו.

ממצא מעניין בתחום ה EVO_DEVO שנתגלה בסוף המאה ה-20 הוא ה'הומאו-בוקסס' (HOX) הגנטיים: בחקר הגנום של זבובים ויונקים, מסתבר כי התבנית הגנטית לייצור בעלי החוליות וחסרי החוליות מאב משותף הייתה קיימת מאז הפרה-קמבריום 500 מליון שנה אחורה: התבנית הדו-צדדית, הגפיים, האצבעות, הם כולם רעיונות ישנים בעיבוד חדש. כך, חוט השדרה של החולייתנים דומה מאד לתבנית פרוקי הרגליים, בסימטריה הדו-צדדית ובאיברים המתפתחים מהחוליות עצמן. הגנים היוצרים אותם דומים בשתי הקבוצות ה"מרוחקות" הללו, ומשופעלים בהתאם לתבנית בעל החיים הסופי במהלך התפתחות העובר. אצל החולייתנים השונים אותם גנים יוצרים את החוליות הדומות, אבל חלקם משוכפלים, או מוזזים על הכרומוזומים התואמים, ומופעלים ע"י טריגרים או סוויצ'ים שונים.

כלומר החרקים כמו גם החולייתנים מתוכננים במודולים, יחידות מבנה, ומתפתחים בהתאם להפעלה מודולרית של הגנים הבונים את הסגמנטים שלהם – זוהי התיאוריה שגתה החל לפתח מתוך התבוננות פשוטה יחסית ("אמפריציזם רך") בבעלי חיים, ומהניסיון להגיע לתמונת המקור שלהם, לטיפוסיות שבהם.

כשם שהאבולוציה יוצרת מינים חדשים מתוך מאגר הדגמים הטיפוסיים בהתאם להשתנות הסביבה, כך גם הפרט היחיד מתפתח מתוך תבנית טיפוסית מסוימת לפרט המותאם לסביבה. יש כאן אחידות ההופכת לריבוי, רעיון מרכזי עם אילתורים ושינויים. אם נצליח ללמוד את הרעיון המרכזי, נוכל לבנות מושגים על תצפיות אלה.

למשל:

ריגנר מנסה לאפיין את הציפורים כולם על פי גודלן ועל פי דגמי הנוצות שלהם ומגלה קורלציה מעניינת בין ציפורי השיר הקטנות לדגמים מפוספסים מרובי צבעים, לבין הציפורים הגדולות, הכהות בד"כ בצבע אחיד. הצוואר קטן לעומת ארוך והזנב ארוך לעומת קצר. באמצע עומדים הדורסים עם דגמים ממוצעים, ופספוס אצל חלק מהם. לבחון מין חדש או מין אפשרי, יהיה לנסות לשייך אותו לאחת הקבוצות: אם יש לו זנב ארוך והוא שחור- יתכן שהוא מהגדולים שבציפורי השיר – עורב.

יש כאן הסטה של פעולת החשיבה אל המקור, אל הרעיון המרכזי, אל התבנית הבסיסית, שממנה יכולה להתפתח ציפור. באותה צורה ניתן לבדוק את היונקים כטיפוס, ולראות את השתנותם בטיפוסים השונים: עכבר, נמר ופרה. בכל משפחה מודגש איבר אחד על חשבון השני, כמובן מתוך אבולוציה של הסתגלות הדרגתית לסביבה מסוימת. יש כאן ראייה משלימה לדרווין, בנוסף לברירה הטבעית ולהישרדות המתאימים ביותר (דגש על סיבות חיצוניות) איך טיפוס מסוים מתאים עצמו עם הזמן מתוך תבנית בסיסית דומה מאד (דגש על היצירתיות הפנימית).

כך, דרך החשיבה של גתה את האורגניזמים החיים יכולה להרחיב את ראייתנו את האבולוציה, ולתת משמעות לשיח הקיים היום על DNA ועל מניפולציות גנטיות, שיח המנותק בד"כ מהראייה הכוללת של האורגניזם. בעתיד ביולוגים יצטרכו את כל דרכי החשיבה האפשריות כדי להצליח להבין ולשמור על העולם החי שסביבנו, ולכן חשיבות המחקר של גתה, ושלנו.