ארז בראון: קודם משתנות התכונות, אחר כך הגנים

מאז טבע הביולוג וודינגטון את המושג "אפיגנטיקה" (ב-1942), עוסקים מדענים בחקר השפעתם של גורמים שמחוץ למבנה המולקולרי של הדנ"א על תכונות העוברות בתורשה. האפיגנטיקה מתמקדת בעיקר בתהליכים כימיים בהם מתרחש שינוי פנוטיפי (בתכונות המבוטאות על ידי הגנים) מבלי שהתרחש שינוי גנוטיפי (שינוי ברצף האותיות בדנ"א).

ד"ר ארז בראון מהפקולטה לפיסיקה בטכניון דיבר "מדרווין ל-EVO-DEVO" על התאמה של שמרים לשינויים סביבתיים שנכפו עליהם (החלפת מצע המזון מסוכר לגלקטוז שהוא חומר פחות מזין ולהפך), מבלי שלמנגנונים המוכרים של האבולוציה - הברירה הטבעית - תהיה אפשרות לשלוט בתהליך.

לדבריו, מתבצע חיווט מחדש של הגנים של השמרים, כלומר, מצב שבו גן פועל תחת מערכת רגלטורית זרה. "כפיסיקאי רציתי לחשוב על זה בצורה כזו: במהלך האבולוציה יש רשת אב של גנים ויש תהליך של הזזה לכיוונים שונים ואנחנו רוצים לדעת מתוך המרחב הקונבינטורי אילו מהם יכולים לשרוד ולגרום ליצירת אורגניזם חדש".

"בחנו כיצד אוכלוסיות תאים מתנהגות עם אתגרים בלתי צפויים באמצעות חיווט מחדש שלהם", אמר בראון. "ערכנו ניסוי והעלנו שני מנגנונים אפשריים שיכולים להסביר את השרידות בתנאים של תזונה מופחתת. המנגנון הראשון הוא כמובן מוטציות אקראיות. מנגנון זה אפשרי אך דורש אלפי דורות. מנגנון נוסף הוא האפיגנטיקה. הייתי מציע סדר אירועים שונה מהמקובל – בתחילה יש התאמה פיזית גם אם התנאים פחות טובים, בשלב השני – מגיעה יציבות אפיגנטית בין דורית, ולבסוף מתרחשת גם התאמה גנטית".

מטבע הדברים נשאל ד"ר בראון מהקהל האם אין מדובר בלמארקיזם חדש והוא השיב: "הידע שיש היום על האפיגנטיקה הראה שהשינויים בסביבה יכולה לגרום לתהליך יציב. צריך עוד להראות זאת בבעלי חיים רב תאיים. אבל אפיגנטיקה משחקת תפקיד הרבה יותר גדול מאשר חשבנו עד כה. הפיזיולוגיה והאפיגנטיקה חייבות לקחת אחריות על התאמה לשינויים בסביבה עד שהגנטיקה מתקנת את עצמה".

על נגיפים שחולבים פוטוסינתזה

לא רק יצורים עיליים סובלים מנגיפים, מסתבר שגם חיידקים, ובמיוחד חיידקים ימיים - מאלו המבצעים פוטוסינתיזה ואחראים לכמחצית מייצור החמצן באוקיאנוסים ולפיכך גם לאחוז די גבוה מהחמצן שאותו אנו נושמים.

ד"ר עודד בז'ה מהפקולטה לביולוגיה בטכניון סיפר בכנס על מקרה של נגיף שמשתלט על חיידק ובמשך כארבע שעות דואג להגברת תהליך הפוטוסינתיזה, כדי לספק לעצמו מזון ולהתרבות. לאחר תקופה, כאשר עותקים רבים של הנגיף עוזבים את התא ומחפשים קורבן אחר, החיידק כבר לא מעניין אותו והוא מושאר למות.

עוד ב"הידען": האבולוציה נמשכת במלוא המרץ

בימים אלה עורך קרג ונטר, מאבות פרויקט הגנום האנושי, חיפוש אחר הגן המינימלי. במספר מסעות שיצטברו בסופו של דבר להקפת כדור הארץ כולו, אחת ל-300 קילומטרים עוצר ונטר ודוגם את המים ומתעד את הגנום של היצורים שנמצאו.

בז'ה ואנשי צוותו השתמשו במאגר שיצר ונטר ואיתרו בו חמישה סוגים של נגיפים התוקפים חיידקים פוטוסינתטיים. בהרצאתו תיאר ד"ר בז'ה את המסע הימי שערכו הוא ואנשי צוותו באיזור הוואי. המדענים, מישראל וממספר מקומות נוספים בעולם, לקחו דגימות ייעודיות מיצורים אלה במטרה ללמוד את פרטי התהליך.

הכנס "מדרווין ל-EVO DEVO" נערך על ידי המרכז הבינתחומי למדעי החיים וההנדסה ע"ש לורי לוקיי בטכניון, במלאות 150 שנה לפרסום "מוצא המינים" של צ'רלס דרווין.