עריכה גנטית – פיליפ שארפ וריצ'ארד רוברטס מגלים סדר גנטי חדש

החומר הגנטי, DNA, הוא מעין ספרייה של תוכניות שונות הכתובות בכתב סתרים. ה- DNA בנוי כגרם מדרגות לולייני המורכב משני גדילים ארוכים המתפתלים זה סביב זה, ומחוברים זה לזה באמצעות שלבים רבים. כל גדיל "תורם" לבניית השלב נוקליאוטיד אחד, המכיל אחד מארבעה בסיסים חנקניים: טימין, סיטוזין, אדנין וגואנין, המסומנים בהתאמה באותיות T, C, A ו – G. הנוקליאוטידים נצמדים זה לזה בסדר קבוע: A תמיד ייצמד ל- T, ו- C תמיד ייצמד ל- G. כך נוצרת שרשרת של "אותיות". כל שלוש "אותיות" כאלה צופנות שם של חומצה אמינית אחת. רצף ארוך של DNA צופן רצף של חומצות אמיניות, שהוא חלבון.

כאשר גן מסוים מתחיל "להתבטא", נפתח הסליל המולקולרי הכפול המרכיב אותו, ומול אחד הגדילים הנפרדים (זה הנושא את המידע הגנטי) נוצר גדיל מולקולרי בודד חדש: RNA שליח, שהנוקליאוטידים שלו מסודרים בסדר מתאים לזה שבגדיל ה- DNA. ה- RNA השליח יוצא מגרעין התא אל הציטופלסמה המהווה את עיקר גוף התא, שם הוא פוגש אברון תוך-תאי הקרוי ריבוסום. הריבוסום "קורא" את הרצף הגנטי, מפענח אותו, ויוצר לפיו את החלבון המבוקש.

במשך שנים רבות סברו הביולוגים שהמידע המוצפן ב"טקסט" הגנטי נשמר בקפדנות. אלא שכאן נכנסו לתמונה פיליפ שארפ מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, MIT, וריצ'ארד רוברטס ממעבדות ניו-אינגלנד. בשנת 1976, הם גילו שסיפור מסעו של ה- RNA השליח מגרעין התא אל הריבוסום אינו אלא "סיפור מסגרת" שבמסגרתו מתחוללים תהליכי ביניים המתבטאים בקטיעה ובהוצאה של מקטעים גנטיים, כאשר המקטעים הנותרים "מצמצמים רווחים", נצמדים זה לזה, ויוצרים "סדר גנטי חדש". תגלית זו זיכתה אותם בפרס נובל לרפואה ולפיסיולוגיה לשנת 1993.

בסדרת מחקרים, שנמשכה שנים אחדות, גילו השניים את ההיגיון ואת הסדר שעל פיהם מתבצע התהליך הזה בתאים בעלי גרעין. מתברר שלא כל הרצף הגנטי אכן צופן תוכניות לבניית חלבונים. חלקים גדולים מהרצף ממלאים "תפקידי משנה", והם משמשים מעין "וסתים" ו"מתגים" ה"מנהלים" את תהליכי ה"התבטאות" של הגן. חלקים אחרים ברצף הגנטי אינם ממלאים, כנראה, תפקידים פרודוקטיוויים כלשהם. במלים אחרות, הרצף הגנטי כולל קטעים נושאי מידע) "אקסונים"), שביניהם מפרידים קטעים שאינם נושאים מידע ("אינטרונים").

התפיסה הזאת חוללה מהפך בהבנת התהליכים הגנטיים, ולמעשה אפשר לראות בה את אבן הפינה של הגנטיקה המולקולרית המודרנית. מכיוון שתהליך ה"עריכה" של המסר הגנטי מתחולל רק בתאים בעלי גרעין (כלומר, הוא אינו מתחולל בחיידקים), הביאה התגלית להבנה שהתפיסה שרווחה עד אז, כי "מה שנכון לתא החיידק נכון לתא הפיל", אינה מדויקת, ולכן, מחקרים גנטיים הנוגעים לבעלי חיים עילאיים יש לבצע באורגניזמים שתאיהם בעלי גרעין.

שארפ ורוברטס הראו שהמולקולה הראשונית של ה- RNA שליח נוצרת מול הרצף הגנטי השלם של ה- DNA, ללא הבחנה בין "אינטרונים" ל"אקסונים". כלומר, היא כוללת הרבה מידע שאינו נחוץ ליצירת החלבון. לאחר מכן מתבצע התהליך שגילויו זיכה אותם בפרס נובל, ה"אינטרונים" נחתכים החוצה, ה"אקסונים" נצמדים זה לזה, ונוצרת שרשרת מולקולרית יעילה וחסכונית יותר, הממשיכה את דרכה לעבר הריבוסום.

בהמשך התברר שמולקולת ה- RNA המעוצבת מחדש עוברת עריכה נוספת, המתבטאת בהוספה ובמחיקה של "אותיות" בודדות מה"טקסט הגנטי". "חדר העריכה שבו מתבצעת הפעולה הזאת, הממוקם בצדו הפנימי של קרום גרעין התא, התגלה בידי ג'יין בנטלי-לורנס מהמרכז הרפואי של
אוניברסיטת מסצ'וסטס. אבל, גם ב"עריכת הליטוש" הזאת אין די. מתברר שהריבוסום עצמו, המכונה "בית החרושת לחלבונים של התא", עוצר מפעם לפעם ממלאכתו, ומוסיף וגורע משרשרת החומצות האמיניות שהוא יוצר, חומצה, או כמה חומצות, שלא על פי התוכנית הגנטית שמגיעה אליו בדמותה של מולקולת ה- RNA השליח.

אם לא די בכל אלה, מתברר שצופן השלשות עצמו נתון לפירושים שונים, על פי מקורו ה"גיאוגרפי" של הגן המקורי, ש"שלח" את ה- RNA השליח. ההבדלים הדקים האלה נובעים, למעשה, מהשונות
שבין "ניבים מקומיים שונים" של אותה שפה. לדוגמה, הצופן של החומר הגנטי המצוי בגרעין התא שונה במעט מזה של החומר הגנטי המצוי באברון התוך-תאי הקרוי מיטוכונדריון.

השורה התחתונה של הסיפור הזה היא שבעצם, אין שורה תחתונה. כפי שאפשר לערוך ולשפר כל טקסט, כך גם ה"טקסט" הגנטי משתנה ומעוצב מחדש ללא הרף, מה שבסופו של דבר מאפשר שונות גנטית, והיווצרות מוטציות שבלעדיהן לא היתה יכולה להתחולל אבולוציה.