נספח א׳‏

עבודת צוות חיונית לחיים

החיים לא היו מתקיימים עלי אדמות,‏ לולא עבודת הצוות של החלבונים ומולקולות חומצות הגרעין (‏דנ״א או רנ”‏א)‏ בתוך התא החי.‏ הבה נבחן בקצרה חלק מן הפרטים על עבודת הצוות המולקולרית המרתקת.‏ פרטים אלה מקשים על רבים להאמין שתאים חיים נוצרו במקרה.‏

אם נתבונן אל נבכי גוף האדם,‏ נביט בתאים המיקרוסקופיים ואף נחדור לתוכם,‏ נגלה שאנו מורכבים בעיקר ממולקולות חלבון.‏ רובן עשויות משרשרות של חומצות אמינו.‏ הן מסתלסלות ומתפתלות במגוון צורות.‏ חלקן כדוריות ולחלקן צורת אקורדיון.‏

חלבונים מסוימים יוצרים בשיתוף עם מולקולות שומנים את קרום התא.‏ אחרים מסייעים בנשיאת חמצן מן הריאות לשאר איברי הגוף.‏ מקצת החלבונים מְתפקדים כאֶנזימים (‏זָרָזים)‏,‏ שתפקידם לעכל את מזוננו.‏ הם מפרקים את החלבונים שבמזון לחומצות אמינו.‏ אלו רק דוגמאות אחדות מאלפי המשימות שמבצעים החלבונים.‏ צדק מי שדימה את החלבונים לסוסי העבודה המיומנים של החיים;‏ בלעדיהם לא היו חיים.‏ והחלבונים חבים את קיומם לקשר שלהם עם הדנ״א.‏ ומהו דנ״א?‏ מה טיבו?‏ מה הקשר שלו לחלבונים?‏ מדענים מבריקים זכו בפרסי נובל על מציאת התשובות לשאלות אלה.‏ מכל מקום,‏ לא צריך להיות ביולוג מומחה כדי להבין את יסודות העניין.‏

ההמולקולה המפקחת

התאים מורכבים ברובם מחלבונים.‏ משום כך נדרשים תמיד חלבונים חדשים כדי לכלכל את התאים,‏ לייצר תאים ולהפעיל תגובות כימיות בתא.‏ ייצור החלבונים מתבצע בכפוף להוראותיהן של מולקולות הדנ״א (‏חומצה דֶאוֹקסיריבּוֹנוּקלֵיאית)‏.‏ כדי להבין טוב יותר את תהליך ייצור החלבונים,‏ נבחן מקרוב את הדנ״א.‏

מולקולות הדנ״א מצויות בגרעין התא.‏ בנוסף למתן ההוראות הנחוצות לייצור חלבונים,‏ מאחסן הדנ״א מידע גנטי ומעבירו מדור אחד של תאים לדור הבא.‏ צורת מולקולות הדנ״א דומה לסולם חבלים לולייני (‏הקרוי ”‏סליל כפול”‏ או ”‏לוליין כפול”‏)‏.‏ סולם הדנ״א מורכב משני גדילים,‏ וכל אחד מהם עשוי מהרבה חלקים קטנים יותר הנקראים נוּקלֵיאוֹטידים.‏ קיימים בדנ״א ארבעה סוגי נוקליאוטידים,‏ ואלה הם:‏ אַדֶנין (‏A)‏,‏ גוּאַנין (‏G)‏,‏ ציטוֹזין (‏C)‏ ותימין (‏T)‏.‏ צמד אותיות מ”‏אלפבית”‏ זה — A עם T או G עם C — מהווה שלב בסולם הסליל הכפול.‏ הסולם מכיל אלפי גֶנים — היחידות הבסיסיות של התורשה.‏

 בגֶן טמון המידע הדרוש לייצור חלבון.‏ רצפי האותיות בגֶן מייצגים צופן,‏ מעין תוכנית מפורטת,‏ המורה איזה סוג חלבון יש לייצר.‏ מכאן שהדנ״א,‏ על כל מרכיביו,‏ הוא המולקולה המפקחת של החיים.‏ ללא הוראותיו המועברות בדופן,‏ לא היו קיימים החלבונים,‏ על מגוון סוגיהם — משמע,‏ לא היו חיים.‏

חוליות הקישור

מאחר שהתוכנית לבניית חלבון מאוחסנת בגרעין התא ואילו אתר הבנייה של החלבונים נמצא מחוץ לגרעין,‏ דרושה עזרה בהעברת התוכנית המוצפנת מהגרעין אל אתר ההרכבה.‏ מולקולות רנ”‏א (‏חומצה ריבּוֹנוּקלֵיאית)‏ מושיטות את העזרה הנדרשת.‏ הרכבן הכימי של מולקולות הרנ”‏א דומה להרכב הדנ״א.‏ כמה סוגי רנ”‏א עושים במלאכה.‏ הבה נרד לעומקם של התהליכים,‏ שמורכבותם גבוהה להפליא,‏ לייצור החלבונים החיוניים לנו בעזרת הרנ”‏א.‏

העבודה מתחילה בגרעין התא.‏ שני הגדילים בסולם הדנ״א נפרדים בקטע מסוים לאורכם,‏ כעין התרת רוכסן.‏ הפתח מאפשר לאותיות הרנ”‏א להתחבר אל אותיות הדנ״א החשופות באחד מגדילי הדנ״א.‏ אנזים נע לאורך אותיות הרנ”‏א,‏ ויוצר איתן גדיל.‏ באופן זה,‏ מועתקות אותיות הדנ״א על הרנ”‏א (‏התהליך קרוי תִעֲתוּק)‏ ונוצר מעין דיאלקט של דנ״א.‏ שרשרת הרנ”‏א שנוצרה זה עתה מתנתקת ופונה לדרכה,‏ וסולם הדנ״א ’‏נרכס’‏ בחזרה.‏

לאחר תהליך נוסף,‏ סוג זה רנ”‏א־שליח מוכן.‏ הוא יוצא מגרעין התא ונע לעבר אתר בניית החלבונים,‏ שם מפוענחות אותיות הרנ”‏א.‏ רצף של שלוש אותיות רנ”‏א מרכיב ”‏מילה”‏,‏ המנחה את ייצורה של חומצת אמינו מסוימת אחת.‏ סוג אחר של רנ”‏א מוצא את חומצת האמינו,‏ מושך אותה אליו בעזרת אנזים ונושא אותה אל ”‏אתר ההרכבה”‏ בשעה שצופן הרנ”‏א מפוענח,‏ הולכת ומתארכת שרשרת חומצות אמינו.‏ השרשרת מסתלסלת ומתקפלת לצורה מיוחדת,‏ והופכת לסוג מסוים של חלבון.‏ מעריכים שיש יותר מ־000,‏50 סוגי חלבון בגוף האדם.‏

גם לתהליך זה,‏ הסתלסלות החלבון,‏ נודעת חשיבות.‏ ב־1996,‏ מדענים במקומות שונים בעולם,‏ ”‏מצוידים בתוכנות המחשב הטובות ביותר,‏ התחרו על פתרון אחת הבעיות הסבוכות ביותר בביולוגיה:‏ כיצד חלבון יחיד,‏ העשוי מרצף ארוך של חומצות אמינו,‏ מתקפל לצורה המסובכת שתקבע את תפקידו במערכת החיים.‏ .‏.‏.‏ התוצאה היתה,‏ במשפט אחד,‏ שהמחשבים הפסידו והחלבונים ניצחו.‏ .‏.‏.‏ המדענים מעריכים כי פתרון בעיית ההסתלסלות בחלבון בגודל ממוצע,‏ העשוי  מ־100 חומצות אמינו,‏ על־ידי ניסיון לחזות את כל האפשרויות,‏ ידרוש ²⁷10 (‏מיליארד מיליארדי מיליארדים)‏ שנים”‏ (‏ניו־יורק טיימס‏)‏.‏

תיארנו כאן על קצה המזלג את תהליך היווצרותו של חלבון.‏ ברור לך,‏ על כל פנים,‏ שמדובר בתהליך מורכב מאין כמוהו.‏ האם יש לך מושג כמה זמן דרוש ליצירת שרשרת של 20 חומצות אמינו?‏ בערך שנייה!‏ והתהליך מתרחש ללא הרף בתאי גופנו,‏ מכף רגל ועד ראש.‏

מה המסקנה?‏ בתהליך מעורבים אומנם גורמים נוספים,‏ רבים מכדי שנזכירם,‏ אך עבודת הצוות ליצירת חיים ולכלכלתם מעוררת התפעמות.‏ הביטוי ”‏עבודת צוות”‏ צר מלתאר את קשרי הגומלין והדיוק הנדרשים לייצור מולקולת חלבון.‏ זאת משום שהחלבון זקוק למידע ממולקולות דנ״א,‏ ודנ”‏א זקוק לכמה סוגים של מולקולות רנ”‏א,‏ ולכל אחד מהסוגים תפקידו המיוחד.‏ לא נפקד גם מקומם של האנזימים השונים,‏ שלכל אחד מהם ייעודו הייחודי והחיוני.‏ גופנו מייצר מיליארדי תאים ביום,‏ ללא התערבות מודעת מצדנו,‏ ולשם כך עליו לשכפל את שלושת המרכיבים:‏ דנ״א,‏ רנ”‏א וחלבון.‏ כעת אתה יכול להבין מדוע נאמר בכתב־העת ניו סַייֶנטיסט:‏ ”‏השמט אחד מהשלושה,‏ וגלגל החיים ייעצר”‏.‏ ואם נלך צעד אחד קדימה,‏ נוכל להסיק שללא צוות שלם המתפקד כהלכה,‏ לא יכלו החיים להתהוות.‏

האם זה הגיוני שכל אחד משלושת חברי הצוות המולקולרי הופיע בו־זמנית באורח ספונטני,‏ באותו מקום,‏ בהתאמה מדויקת,‏ כך שיוכלו לחולל יחדיו את נפלאותיהם?‏

קיים הסבר אחר באשר למוצא החיים.‏ רבים שוכנעו שהחיים הם מעשה כפיו ופרי השקעתו של מתכנן,‏ שתבונתו נעלה ביותר.‏