בחזרה לחיים – נגיפים מתפקדים נוצרו בתערובת של חומרים חסרי חיים. מה אפשר ללמוד מזה על היווצרות החיים?

.
בסדרת ספרי "אנדר", מסתובב המצביא שהציל את האנושות והכחיד תוך כדי כך
גזע זר (ג'יקים, או באגים), עם ביצה יחידה שנותרה מהגזע המוכחד, ומחפש מקום
וזמן מתאימים להחזירו לחיים. מעבר לשאלות של מלחמה, שלום וסולידריות בין
יצורים חיים, עולה פה השאלה של יכולת להתגבר על אימה ושנאה, ומוכנות לנסות
לספר סיפור חדש, שונה מזה שהסתיים באסון. זה, פחות או יותר, מה שעושים
אקארד וימר ואכטרוזמן מולה מאוניברסיטת המדינה של ניו-יורק בסטוני
ברוק, הם הצליחו ליצור מחדש נגיפי פוליו.
.
לניסוי זה עשויות להיות השלכות בתחום הבנת תופעת החיים והבנת
הדרך שבה התפתחו החיים, אבל כפי שנראה מיד, זה לא סוף הסיפור. נגיף
הוא צורת החיים הנחשלת ביותר. למעשה, יש מדענים שכלל
אינם מייחסים לו את תכונת החיים. הוא בנוי ממולקולה של חומצת גרעין
(חומר תורשתי, די-אן-אי או אר-אן-אי), שסביבו מאורגנים במעטפת
חלבונים שונים המקנים לו יכולת היצמדות וחדירה לתאים חיים.
.
הנגיפים אינם מסוגלים לשכפל את עצמם בכוחות עצמם (וזו הסיבה
שחלק מהמדענים אינם רואים בהם יצורים חיים). כדי להתרבות, עליהם
לחדור לתא חי ולנצל את מנגנון השיכפול הגנטי שלו, ובעיקר את המנגנון
שבאמצעותו הוא מייצר חלבונים. מדענים העוסקים בחקר הנגיפים השונים,
הזקוקים לנגיפים לצורך ניסוייהם, מגדלים אותם, אפוא, בתוך תאים,
בתרביות רקמה, או בבעלי-חיים חיים.
.
כושר הישרדות
.
וימר ומולה בדקו עד איפה מגיע כושר ההישרדות של נגיף, ומה תנאי הסף המינימליים
שהוא (או חלקים ממנו) זקוקים להם, כדי ליצור נגיפים חדשים ומתפקדים. לשם כך,
הם נטלו חומצת גרעין – אר-אן-אי – של נגיף פוליו, והכניסו
אותה לתמצית של תאי אדם שנקצצו. בתוך זמן קצר התקבלו במבחנה
כמה אלפי נגיפי פוליו שלמים ופעילים (נגיפי פוליו אוצרים את המידע
הגנטי שלהם במולקולות אר-אן-אי, ולא במולקולות די-אן-אי. לכן הם זקוקים
לשלב ביניים של תרגום המידע הגנטי מאר-אן-אי לדי-אן-אי שיכול להשתלב בחומר הגנטי האנושי,
ולגרום לתאים להתחיל לייצר נגיפים שלמים ומתפקדים. נגיפים מסוג
זה, הזקוקים לתהליך התרגום המוקדם קרויים נגיפי "רטרו". נגיף ה-HIV, הגורם
איידס, גם הוא שייך לקבוצת נגיפי ה"רטרו". גילוי האנזים (RT) ) שבאמצעותו
הנגיפים מבצעים את התרגום, זיכה את דייוויד בולטימור בפרס נובל לפיסיולוגיה
ורפואה).
.
בכל אופן, המבחנה של וימר ומולה, שהכילה בתחילה רק אר-אן-אי נגיפי
ותמצית של תאי אדם, הופיעו לפתע נגיפי פוליו שלמים ופעילים. במילים אחרות,
מולקולות האר-אן-אי הנגיפיות הצליחו לארגן את סביבתן ולבנות את
החלבונים הדרושים להרכבת המעטפת של הנגיף. יכולת דומה של מולקולות
אר-אן-אי נגיפיות הוכחה בעבר בתוך תאים חיים ופעילים, אך במקרה זה
נוצרו הנגיפים בתוך "רסק" תאים שאינם חיים.
.
גנטיקה הפוכה
.
יכולת הארגון והריבוי הזאת של מולקולות האר-אן-אי הנגיפיות
פותחת אפשרויות חדשות בתחום הייצור של נגיפים שונים, לפי הזמנה. כדי
לייצר נגיף סינתטי בעל תכונות מסוימות, מבוקשות, יש לייצר די-אן-אי לפי
תבנית האר-אן-אי שלו) שלב זה מבוצע, כאמור, רק בנגיפי "רטרו",
דוגמת נגיף הפוליו, האוצרים את המידע הגנטי שלהם באר-אן-אי, ולא
בדי-אן-אי). לאחר מכן, מבצעים מניפולציות גנטיות שונות בדי-אן-אי,
בטכניקות ידועות של הנדסה גנטית. בשלב זה מייצרים לפי תבנית הדי-אן-אי
המהונדס, מולקולות של אר-אן-אי. אלה מוכנסות לתוך תמצית של תאי אדם,
שם הן מארגנות לעצמן מעטפת חלבונים מתאימה, עד שמתקבלים נגיפים בעלי
תכונות רצויות.
.
כך אפשר, למשל, לייצר נגיפים מוחלשים ברמות שונות של החלשה,
או בעלי יכולת רצויה של חדירה לתוך תאים חיים, לצורכי מחקר וטיפול
רפואי. בדרך דומה אפשר כמובן גם לפתח סוגים חדשים של נשק
ביולוגי (שמטבע הדברים, גוף האדם יתקשה להתגונן מפניו).
.
העובדה שמתערובת של חומרים חסרי חיים התפתחו נגיפים מתפקדים – גם אם מקבלים
את התפיסה שלפיה הנגיפים אינם חיים "באמת" – מעלה אפשרויות חדשות לחקר
התהוות החיים. אומנם, התמיסה שלתוכה הוכנס האר-אן-אי הנגיפי, הכילה
חומרים ביולוגיים רבים שמקורם בתאי האדם – שלא התקיימו בכדור-הארץ
בעת התהוות החיים. לפיכך נראה שהמחקרים הבאים שיבוצעו בתחום זה,
בניסיון להבין ולשחזר את תהליכי התהוות החיים, יתבססו על הכנסת
מולקולות של אר-אן-אי לתמיסות של חומרים כימיים טהורים, ידועים
ומוגדרים, שלפי הידוע נמצאו ב"מרק הבראשיתי".
.