ההרצאה הזאת עוסקת במנועים גנטיים,
אבל אתחיל בסיפור קצר.
לפני 20 שנה, ביולוג בשם אנתוני ג'יימס
ננעל על הרעיון ליצור יתושים
שלא מעבירים מלריה.
זה היה רעיון נהדר, ובמידה רבה כשלון מוחלט.
ראשית, הסתבר שקשה מאד ליצור יתוש עמיד למלריה.
בסופו של דבר, ג'יימס הצליח בכך לפני שנים אחדות,
בכך שהוסיף כמה גנים שלא מאפשרים
לטפיל המלריה לשרוד בתוך היתוש.
אבל זה רק יצר בעיה חדשה.
אם יש יתוש עמיד למלריה,
איך גורמים לו להחליף את כל היתושים נושאי המלריה?
היו כמה אפשרויות,
אבל תכנית א' היתה, עקרונית,
לגדל כמה מהיתושים החדשים המהונדסים-גנטית
לשחרר אותם לטבע
ולקוות שהם יעבירו הלאה את הגנים שלהם.
הבעיה היתה שצריך לשחרר
פי 10 יתושים מהיתושים המקומיים כדי שזה יצליח.
אז בכפר שיש בו 10,000 יתושים,
צריך לשחרר 100,000 נוספים.
כפי שוודאי ניחשתם, הכפריים לא אהבו את הגישה הזאת.
(צחוק)
ואז, בינואר האחרון, אנתוני ג'יימס קיבל הודעת דוא"ל
מביולוג בשם איתן ביר.
ביר אמר שהוא והסטודנט שלו, ולנטינו גנץ,
גילו במקרה כלי שיכול להבטיח
שתכונה גנטית מסוימת לא רק תעבור בתורשה,
אלא גם תתפשט במהירות עצומה.
אם הם צדקו, זה יפתור בעקרון את הבעיה
שג'יימס עבד עליה במשך 20 שנה.
כנסיון, הם הכניסו לשני יתושים את הגן נוגד המלריה
וגם את הכלי החדש, המנוע הגנטי,
שעליו אסביר מיד.
לבסוף הם עשו כך שכל יתוש שירש את הגן נוגד המלריה
לא יהיה בעל עיניים לבנות, כרגיל, אלא בעל עיניים אדומות.
זה היה במידה רבה למען הנוחות,
כדי שיוכלו לדעת ממבט חטוף מי הוא מי.
אז הם לקחו את שני היתושים נוגדי המלריה ואדומי העיניים
והכניסו אותם לתיבה ובה 30 יתושים רגילים לבני-עיניים,
והניחו להם להתרבות.
תוך שני דורות נולדו להם 3,800 נכדים.
זה איננו החלק המפתיע.
הנה החלק המפתיע:
אם מתחילים רק עם שני יתושים אדומי-עיניים
ו-30 לבני עיניים,
מצפים בעיקר לצאצאים לבני-עיניים.
אבל כשג'יימס פתח את התיבה
לכל 3,800 היתושים היו עיניים אדומות.
כשחקרתי את איתן ביר אודות הרגע ההוא,
הוא כל-כך התרגש, שהוא ממש צעק לתוך הטלפון.
וזה משום שהשגת יתושים אדומי-עיניים בלבד
מפרה חוק שהוא אבן-פינה אבסולוטית בביולוגיה:
חוקי התורשה של מנדל.
בקיצור נמרץ:
חוקי התורשה של מנדל קובעים שמהזדווגות של זכר ונקבה
התינוק יורש חצי מהדנ"א שלו מכל הורה.
אז אם היתוש המקורי שלנו היה א-א והחדש א-ב,
כש-ב הוא הגן נוגד המלריה,
התינוקות צריכים להופיע בארבע קדם-מוטציות:
א-א, א-ב, א-א, ב-א.
אבל עם המנוע הגנטי החדש,
כולם יצאו א-ב.
מבחינה ביולוגית זה לא אמור אפילו להתאפשר.
אז מה קרה?
הדבר הראשון שקרה
היה הופעתו ב-2012 של כלי לעריכה גנטית בשם "קריספר".
רבים מכם ודאי שמעו על "קריספר",
לכן רק אומר בקצרה ש"קריספר" הוא כלי שמאפשר לחוקרים
לבצע עריכה גנטית בדיוק רב, בקלות ובמהירות.
הוא עושה זאת תוך ניצול מנגנון שכבר קיים בחיידקים.
עקרונית, ישנו חלבון שפועל כמו מספריים
וחותך את הדנ"א,
וישנה מולקולת רנ"א שמכוונת את המספריים
לכל חלק רצוי בגנום.
התוצאה היא למעשה מעבד תמלילים גנטי.
אפשר להוציא גן שלם, להכניס גן אחר,
או אף לערוך אות בודדה בגן.
ואפשר לעשות זאת כמעט בכל מין.
טוב. זוכרים שאמרתי שלמנועים הגנטיים היו בהתחלה שתי בעיות?
הראשונה: קשה היה להנדס יתוש
להיות עמיד למלריה.
הבעיה הזאת נפתרה, הודות ל"קריספר".
אבל הבעיה השניה היתה לוגיסטית.
איך גורמים לתכונה להתפשט?
כאן זה נעשה מחוכם.
לפני שנתיים, ביולוג מהרווארד בשם קווין אסוולט תהה מה יקרה
אם נגרום ל"קריספר" להכניס לא רק את הגן החדש
אלא גם את המנגנון שמבצע את החיתוך וההדבקה.
במלים אחרות, מה אם "קריספר" יחתוך וידביק גם את עצמו?
מקבלים מכונה בתנועה נצחית של עריכה גנטית.
וזה בדיוק מה שקרה.
מנוע ה"קריספר" שיצר אסוולט
לא רק הבטיח שהתכונה תעבור בתורשה,
אלא שאם משתמשים בו בתאי נבט,
הוא גם יחתוך וידביק אוטומטית את הגן החדש
בשני הכרומוזומים של כל פרט ופרט.
זה כמו "חיפוש והחלפה" כולל.
ובמונחים מדעיים, הוא הופך תכונה הטרוזיגוטית להומוזיגוטית.
אז מה זה אומר?
ראשית, זה אומר שיש לנו כלי חדש ורב-עוצמה
אבל גם מעורר דאגה למדי.
עד כה, העובדה שמנועים גנטיים לא היו מוצלחים במיוחד
עוררה מעין תחושת רווחה.
בד"כ, כשאנו מתעסקים עם גנים של אורגניזם,
אנו פוגעים בכשירות האבולוציונית שלו.
כך שביולוגים יכולים ליצור מוטציות של זבובי פירות,
ללא חשש.
אם אחדים מהם יברחו, הברירה הטבעית תטפל בהם.
מה שהופך את המנוע הגנטי למיוחד, רב-עוצמה ומבהיל
הוא שזה כבר לא יהיה נכון.
אם התכונה שלך לא יוצרת מגבלה אבולוציונית רצינית,
כמו יתוש שלא מסוגל לעוף,
הרי שמנועים גנטיים מבוססי "קריספר" יפיצו את השינוי ללא לאות
עד שיימצא בכל פרט ופרט באוכלוסיה.
כעת, לא קל ליצור מנוע גנטי שעובד עד כדי כך טוב,
אבל ג'יימס ואסוולט סבורים שזה בהישג ידנו.
הבשורות הטובות הן שזה פותח פתח לכמה דברים נפלאים.
אם תכניסו מנוע גנטי נוגד מלריה
ולו לאחוז אחד בלבד מכל יתושי האנופלס,
המין שמעביר את המלריה,
החוקרים מעריכים שזה יתפשט לכל האוכלוסיה בשנה אחת.
כלומר שתוך שנה אחת ניתן להכחיד את המלריה.
בפועל, אנו עדיין מרוחקים מספר שנים מלהיות מסוגלים לכך, ובכל זאת,
בכל יום מתים ממלריה 1,000 ילדים.
ותוך שנה המספר הזה יוכל להיות כמעט 0.
כך גם עם קדחת דנגי, צ'יקונגוניה, קדחת צהובה.
וזה הולך ומשתפר.
נניח שאתם רוצים להיפטר מאיזה מין פולשני,
למשל לסלק את הקרפיון האסיאתי מן האגמים הגדולים.
עליכם רק לשחרר מנוע גנטי
שגורם להמלטה של צאצאים זכרים בלבד.
תוך מספר דורות לא תישארנה נקבות, והקרפיון ייעלם.
תיאורטית, זה אומר שנוכל לשקם מאות מינים מקומיים
שהובאו עד סף הכחדה.
טוב, אלה הבשורות הטובות.
הנה הבשורות הרעות.
המנועים הגנטיים כה יעילים,
שאפילו שחרור בשגגה עלול לשנות מין שלם,
ולעתים קרובות, מהר מאד.
אנתוני ג'יימס נקט באמצעי זהירות טובים.
הוא גידל את היתושים שלו במעבדת הסגר ביולוגי
ובנוסף, השתמש במינים שאינם מקומיים בארה"ב
כך שאפילו אם אחדים יברחו,
הם פשוט ימותו; לא יהיה להם עם מי להזדווג.
אבל נכון גם שאם תריסר קרפיונים אסיאתיים
עם מנוע גנטי "זכרים בלבד"
יילקחו בטעות מהאגמים הגדולים ויוחזרו לאסיה,
בכוחם למחוק את האוכלוסיה המקומית של קרפיונים אסיאתיים.
וזה לא מאד בלתי-סביר, בהינתן כמה עולמנו מקושר.
למען האמת, זו הסיבה לבעיית המינים הפולשים.
ומדובר בדגים בלבד;
דברים כמו יתושים וזבובי פירות
אין שום דרך לתחום אותם, פשוטו כמשמעו.
הם חוצים גבולות וימים ללא הרף.
הבשורות הרעות הנוספות
הן שהמנוע הגנטיים עלול שלא להישאר מוגבל
למה שאנו מכנים "מין המטרה",
וזה בגלל "זרימת גנים",
מונח בלשון יפה שמתייחס לכך שמינים שכנים
מזדווגים לפעמים ביניהם.
כשזה קורה, תיתכן תורשה צולבת של המנוע הגנטי:
קרפיון אסיאתי יוכל למשל להדביק סוג נוסף של קרפיון.
אין בכך רע אם המנוע הגנטי מפיץ רק תכונה, כמו צבע עיניים.
למעשה, יש סיכוי טוב לכך שנזכה לראות
גל של זבובי פירות משונים מאד בעתיד הקרוב.
אבל זה עלול להיות הרה-אסון
אם המנוע הגנטי מיועד להכחיד את המין כולו.
הדבר המדאיג האחרון הוא שהטכנולוגיה לכך,
להנדס גנטית אורגניזם כך שיכיל מנוע גנטי,
היא בעקרון משהו שכל מעבדה בעולם יכולה לעשות.
כל סטודנט לתואר ראשון יכול לעשות זאת.
תיכוניסט מוכשר עם מעט ציוד יכול לעשות זאת.
אני מתארת לעצמי שזה נשמע מפחיד.
(צחוק)
אבל מעניין שכמעט כל מדען שאני משוחחת איתו
חושב כנראה שמנועים גנטיים אינם כה מפחידים או מסוכנים.
חלקית, כי הם מאמינים
שהמדענים יהיו זהירים ואחראיים מאד בשימוש בהם.
(צחוק)
בינתיים, זה נכון.
אבל למנועים גנטיים יש גם כמה מגבלות.
ראשית, הם עובדים רק במינים בעלי רביה זוויגית.
אז תודה לאל, אי-אפשר להנדס בעזרתם נגיפים או חיידקים.
כמו כן, התכונות מתפשטות רק במעבר מדור לדור.
כך ששינוי או הכחדה של אוכלוסיה
היא מעשית רק אם לאותו מין יש מחזור רביה מהיר,
כמו חרקים ואולי חולייתנים קטנים כמו עכברים או דגים.
אצל פילים או בני-אדם עשויות לעבור מאות שנים
עד שתכונה מסוימת תתפשט במידה משמעותית.
בנוסף, אפילו עם "קריספר", לא כה קל להנדס תכונה הרסנית באמת.
נניח שאתם רוצים ליצור זבוב פירות
שניזון מפירות רגילים ולא מפירות רקובים,
כשהמטרה היא לחבל בחקלאות האמריקנית.
ראשית יהיה עליכם לגלות
את הגנים שאחראיים למה שהזבוב רוצה לאכול,
שזה לכשעצמו מיזם ארוך ומסובך ביותר.
לאחר מכן עליכם לשנות גנים אלה כדי לשנות את התנהגות הזבוב
לפי רצונכם,
וזה תהליך עוד יותר ארוך ומסובך
ועלול אפילו לא להצליח,
כי הגנים ששולטים בהתנהגות הם מסובכים.
אז אם אתם מחבלים שצריכים לבחור
אם להתחיל תכנית מפרכת של מחקר בסיסי,
שתדרוש שנים של עבודת מעבדה דקדקנית
ועלולה בכלל לא להצליח,
או פשוט לפוצץ משהו?
סביר להניח שתבחרו באפשרות השניה.
זה נכון במיוחד כי לפחות תיאורטית,
צריך להיות קל למדי לבנות "מנוע היפוך",
שמבטל את השינוי שעשה המנוע הגנטי הראשון,
כך שאם תוצאות השינוי אינן לטעמכם,
תוכלו פשוט לשחרר מנוע שני שיבטל אותו.
לפחות בתיאוריה.
אז מה זה אומר מבחינתנו?
אנו מסוגלים כעת לשנות כרצוננו מין שלם.
כדאי לנו?
הפכנו לאלים?
לא הייתי אומרת זאת,
אבל אומר כך:
ראשית, כמה אנשים חכמים מאד
מנהלים ממש עכשיו דיונים בשאלת הפיקוח על מנועים גנטיים.
במקביל, כמה אנשים חכמים אחרים
עובדים קשה על יצירת אמצעי בטיחות,
כמו מנועים גנטיים בעלי בקרה עצמית או כאלה שדועכים לאחר מספר דורות.
זה נהדר.
אבל הטכנולוגיה הזאת עדיין טעונה דיון.
ובהינתן טיבו של המנוע הגנטי, הדיון הזה חייב להיות עולמי.
מה אם קניה תרצה להשתמש במנוע כזה, וטנזניה - לא?
מי יחליט אם לשחרר מנוע גנטי בעל כושר מעוף?
אין לי תשובה לשאלה זאת.
כל שנוכל לעשות ככל שנתקדם, לדעתי,
הוא לדבר בכנות על הסכנות והיתרונות
ולקחת אחריות על בחירותינו.
ואני לא מתכוונת רק להחלטה להשתמש במנועים גנטיים,
אלא גם להחלטה לא להשתמש בהם.
לבני-אדם יש נטיה להניח שהאפשרות הכי בטוחה
היא לשמר את המצב הקיים.
אבל לא תמיד זה נכון.
במנוע הגנטי טמונים סיכונים ויש לדון בהם,
אבל המלריה קיימת עכשיו והיא הורגת 1,000 בני-אדם ביום.
אנו נלחמים בה בחומרי הדברה שמזיקים קשות למינים אחרים,
כולל דו-חיים וציפורים.
אז כשתשמעו בחודשים הקרובים על מנועים גנטיים,
ואני מבטיחה לכם שתשמעו עליהם,
זיכרו זאת:
עשוי להיות מפחיד לעשות מעשה,
אך לפעמים רע יותר לא לעשות דבר.
(מחיאות כפיים)