כשבני צפה בסדרה 'צבי הנינג'ה', הוא נזכר שאבא מתעסק במוטציות. הוא התחיל לשאול שאלות על איך המוטגן (הגורם למוטציה) עובד, ואניף בייאושי, החלטתי להראות לו את אחד המוטגנים החשובים ביותר בכוכב הלכת ארץ: השמש.
הבחור היה מאוכזב למדי, אין משהו אחר? מובהק יותר? חומר ירקרק שיהפוך צב לצב נינג'ה?
חשבתי על כך והגעתי לתובנה שאכן יש…בערך…אבל הדבר דורש הסבר מעט מורכב. הנה ניסיון לפשט את הדברים:
השמש מפיצה שלל קרניים הפוגעות בכדור הארץ, בין היתר קרינת אור וקרינת UV. זו אותה הקרינה המשזפת אותנו בחוף הים וכנגדה אנחנו מתמרחים בשלל תכשירי הגנה. ידוע שצריך להתגונן מקרינת UV משום שקרינה זו היא בעלת פוטנציאל לגרום לסרטן, וליתר דיוק – מלנומה.
קרינת UV וקרינה מייננת (קרינה רדיואקטיבית – צ'רנוביל) גורמות לסרטן משום שהן שוברות DNA. ה-DNA הוא החומר התורשתי האמון על תכנית בניית התאים בגופנו. ה-DNA נראה כמו שרוך ארוך, ואפשר לחלק אותו למקטעים לפי התכונות אליהן מקטעים אלה מקודדים. כל מקטע כזה נקרא גן וכל גן אחראי על תכונה אחרת. לדוגמא, גן אחד אחראי על צבע העיניים, גן אחר על ראיית צבעים, גן לקליטת טעם מתוק וכן הלאה. פגם בגן יכול להתבטא במחלה תורשתית. למשל, במחלת ניוון שרירים מסוג DMD יש פגם בגן שנקרא דיסטרופין. ב-ALS (המחלה שלקה בה סטיבן הוקינג) הגן הפגום נקרא SOD1, וכך הלאה.
ה-DNA בנוי מארבעה סוגי נוקלאוטידים, כאשר כל שלושה מקודדים לחומצה אמינית אחת בחלבון. אם נמחק נוקלאוטיד בודד משלשה, נוציא את הגן מ"מיסגרת קריאה".
בדוגמא הבאה (תמונה 1) נראה כיצד זה קורה:
הרצף העליון קודד לרצף חומצות האמינו MADA בעוד שמחיקת הנוקלאוטיד T גרמה לעיוות הרצף ויצירת חלבון אחר לחלוטין.
כאשר קרינה מייננת פוגעת ב-DNA היא שוברת אותו. תאי הגוף שלנו מיד מתקנים את ה-DNA וכאן בדיוק מתחילה הבעיה. קיימים שני מסלולי תיקון:
- תיקון המבוסס על העתקה שבו מנגנוני התיקון בתא מחפשים DNA דומה ל-DNA שנפגע ואז מתקנים את ה-DNA הפגום על סמך ה-DNA התקין. תיקון זה נקרא רקומבינציה הומולוגית.
- תיקון שנקרא "תיקון בהדבקה" או Non homologous end joining (רקומבינציה לא הומולוגית). סוג זה של תיקון הוא עצמאי ואינו תלוי ב-DNA אחר. מסלול תיקון זה הוא המסלול הנפוץ בבני אדם.
כאשר אנו חשופים לשמש, קרינת ה-UV שוברת DNA בתאי העור שלנו ואלה מתקנים אותו ע"י רקומבינציה לא הומולוגית. אבל זהו מסלול תיקון מאוד לא מדויק. למעשה זו בדיוק הדרך לגרום למוטציות. כאשר התאים שלנו מתקנים את ה-DNA באמצעות הוספת בסיס או החסרת בסיס, הם מכניסים המון מוטציות. אם, נניח, יש מוטציה בגן שאחראי על חלוקת התא, המשמעות היא שאותו תא פגום יתחיל להתרבות ללא הגבלה, או במילים אחרות, ייווצר גידול סרטני.
כאשר הקרינה "שורפת" את העור שלנו, הנזקים שלה ניכרים היטב (כמו בסדרת הטלוויזיה צ'רנוביל). מדובר על תאים שבהם נגרם נזק כבד ל-DNA, ובכדי לא לגרום לסרטן התאים 'מתאבדים'. במקרה בו כמות תאים גדולה 'מתאבדת' נוצרות כוויות קרינה, וגם דימומים והקאות.
ואם הזכרנו את צ'רנוביל, לפני יותר מ-20 שנים השתמשה ברברה הון ברקומבינציה הומולוגית ובעיקרון שקרינה רדיואקטיבית גורמת לשברים ב-DNA, בכדי ליצור ביואינדיקטורים לקרינה.
בתמונה הבאה (תמונה 2) נראים שני צמחים טרנסגניים בעלי גן פגום. בהינתן שבר ב-DNA של הגן, אנו עשויים לקבל תיקון ע"י רקומבינציה הומולוגית. הגן התקין (GUS) צובע את הצמח בכחול. ככל שרמות הקרינה גבוהות יותר כך יווצרו יותר נקודות כחולות (C).
הצמחים האלה נפרשו באזורים שונים בצ'רנוביל וסיפקו מדד קרינה לאורך זמן. בכך הם גם מוכיחים ששבר ב-DNA יכול לא רק להזיק, אלא יכול גם לתקן!
וזו, לטעמי, הנקודה החשובה ביותר. אם ניצור שבר ב-DNA במקום הנכון, אפשר יהיה לתקן גן פגום. יותר מכך, מחלות רבות ניתן לרפא ע"י הרס של גן, ולכך אתייחס בחלק הבא.
