פרס נובל ברפואה לשנת 2022 הוענק לסוונטה פבו (Svante Pääbo), עבור מחקריו פורצי הדרך על אבולוציית האדם, שהתבססו על שימוש ב-DNA ממאובנים בני עשרות אלפי שנים [1.1].

מאת דנה בר-צבי ושגיא ברודסקי

סוונטה פבו, גנטיקאי במכון מקס פלאנק לאנתרפולוגיה אבולוציונית בגרמניה (שאותו הקים), הוא אבי תחום מחקר הפלאוגנומיקה – חקר העבר באמצעות DNA קדום. הוא הצליח לעשות משהו שנראה בלתי אפשרי – ריצוף גנום של אדם קדום, האדם הניאנדרטלי. בנוסף, בעזרת ריצוף DNA ממאובנים אנושיים גילתה מעבדתו אדם קדמון שלא היה מוכר למדע עד אז – 'האדם הדניסובי', שהתהלך על פני כדור הארץ במקביל אלינו, כמו האדם הניאנדרטלי. פבו וצוותו אף הפיקו וריצפו את ה-DNA האנושי הקדום ביותר המתועד – רצפי DNA בני 430,000 שנה מספרד [1.2].

כבר בראשית הקריירה שלו ניסה פבו להבין את הגנטיקה של ניאנדרטלים, אך ריצוף גנום של מיני אדם קדמונים כרוך באתגר, מכיוון שהחומר הגנטי שבמאובנים אינו עמיד לנצח: במהלך הזמן עובר ה-DNA שינויים כימיים, נשבר ומתפרק. כמות החומר הגנטי שניתן להפיק ממאובן בן עשרות אלפי שנים היא דלה מאוד, ולכן זיהומים שמקורם בגנומים חיידקיים ואף בבני האדם שאספו את הדוגמה עלולים להשתלט על הריצוף. לאורך השנים, במקביל להתקדמות טכנולוגיית ריצוף ה-DNA, פיתחו פבו ועמיתיו פרוטוקולים ואלגוריתמים שמיועדים להתגבר על מכשולים אלו.

בשנת 2010, לאחר יותר מעשרים שנות עבודה ומחקר, הצליחו פבו ועמיתיו לרצף את הגנום הניאנדרטלי! [1.3]. הישג פורץ דרך זה אפשר להם להשוות בין הגנום של האדם הניאנדרטלי לזה של האדם המודרני. כך התגלה שהייתה רבייה בין ההומו ספיינס (האדם המודרני) לאדם הניאנדרטלי, וכי 1%-4% מהגנום של בני אדם ממוצא אירופי או אסייתי, מקורו בניאנדרטלים [1.4].

במקביל לכך גילתה קבוצת המחקר של פבו באמצעות ריצוף DNA שאצבע בת 40,000 שנה שנמצאה במערה בסיביר לא היתה שייכת לאדם ניאנדרטלי או להומו ספיינס, אלא לקבוצה חדשה של אדם קדמון, האדם הדניסובי [1.5]. ויויאן סלון, חוקרת באוניברסיטת תל-אביב אשר עשתה את מחקר הדוקטורט שלה במעבדתו של פבו, מצאה שמאובן בן עשרות אלפי שנים שייך לילדה קדומה שהייתה בת-כלאיים של ניאנדרטלית ודניסובי [1.6]. הדניסובים התרבו גם עם ההומו ספיינס, ככל הנראה. למעשה, הגנום של ילידי האיים המלנזיים מכיל עד כ-6% DNA שמקורו דניסובי [1.6].

כעת, כשאנו יודעים לזהות גנים של ניאנדרטלים ודניסובים, ניתן לדעת אילו גנים שמקורם באדם הקדמון קיימים בגנום של האדם המודרני, ולנסות להבין את תפקידם. כך למשל התגלה שאנשים שחיים בהרי טיבט הם נשאים של גן דניסובי שמאפשר להם להתמודד עם האוויר הדליל המצוי בגובה רב [1.7], ושגנים שמקורם באדם הניאנדרטלי משפיעים על הנטייה לחלות במחלות שונות [1.8].

פבו הוא אב לשניים, נשוי למדענית לינדה ויג'ילנט, והוא בי-סקסואל מוצהר [1.9]. על עבודתו פורצת הדרך הוא יזכה בפרס המכובד. בתגובות קישור לציוץ שבו תוכלו לראות איך צוות המעבדה שלו חגג את זכייתו – בזריקתו לבריכת דגים.

פרס נובל בפיזיקה לשנת 2022 הוענק לאלן אספקט (Alain Aspect), ג׳ון קלאוזר (John F. Clauser) ואנטון זיילינגר (Anton Zeilinger), עבור עריכת ניסויים אשר איששו את פרטי ה״שזירה״ בתורת הקוונטים ופתחו צוהר אל תחום המידע הקוונטי [2.1].

מאת עדי ארמוני

ראשיתו של הסיפור במאמר של איינשטיין, פודולסקי ורוזן, שבו הם העלו תהיות לגבי האופן שבו מתארת מכניקת הקוונטים זוג חלקיקים ״שזורים״, כלומר זוג חלקיקים שיש לנו מידע מסוים עליהם, מבלי לדעת בפרוטרוט על כל חלקיק בנפרד. בעבר פרסמנו ב״מדע גדול, בקטנה״ פוסט מיוחד בנושא [2.2]. איינשטיין, פודולסקי ורוזן הגיעו למסקנה שהתיאור שמספקת מכניקת הקוונטים לגבי המציאות הוא חלקי, ותמכו בהשערה שקיימים ״משתנים חבויים״ שמתארים את הטבע באופן טוב יותר.

שנים לאחר מכן הציע בל וריאציה של הניסוי של איינשטיין, פודולסקי ורוזן, שמטרתה הייתה לאשש או להפריך את השערת ה״משתנים החבויים״. על כך פרסמנו פוסט מיוחד [2.3].
הניסויים של אספקט, קלאוזר וזיילינגר הם אישוש אמפירי לעבודתו התאורטית של בל. המסקנה הנובעת מתוצאות הניסויים היא שהתיאור שנותנת מכניקת הקוונטים הוא מדויק, וככל הנראה (כלומר בהנחה סבירה שהאינטראקציות בטבע הן מקומיות) לא קיימים בטבע ״משתנים חבויים״ – פרמטרים שמאפיינים חלקיקים וכרגע הם נסתרים מאיתנו.

לעבודתם של אספקט, קלאוזר וזיילינגר חשיבות מכרעת בהעברת ״מידע קוונטי״ ובהצפנה המבוססת על תורת הקוונטים, ועבור הניסויים החשובים שערכו הם זכו בפרס נובל. ברכות לזוכים!

עריכה: סמדר רבן

מקורות והרחבות

[1.1] ההודעה הרשמית לעיתונות על הפרס בפיזיולוגיה או ברפואה לשנת 2022

[1.2] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26976447/

[1.3] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5100745/

[1.4] https://www.nature.com/articles/d41586-022-03086-9

[1.5] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20336068/

[1.6] https://www.nature.com/articles/d41586-018-06004-0

[1.7] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25043035/

[1.8] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32998156/

[1.9] ספר שכתב פבו בשנת 2014: Neanderthal Man: In Search of Lost Genomes

[2.1] ההודעה הרשמית לעיתונות על פרס נובל בפיזיקה 2022

[2.2] פוסט על שזירה קוונטית

[2.3] פוסט על אי-שוויון בל

[3.1] הכרזה הרשמית באתר פרס הנובל על הזכייה בפרס נובל לכימיה 2022

[3.2] מאמרו הראשון של שארפלס בנושא "כימיית קליק"

[3.3] מאמרו של מלדאל בנושא ציקלואדיציה של אזיד-אלקין המזורזת ע"י נחושת

[3.4] הרחבה על כימיית קליק

[3.5] הרחבה על קרולין ברטוצי

[3.6] הרחבה על כימיה ביו-אורתוגונלית

[3.7] הסבר מתוך עמוד היוטיוב That Chemist על אודות פרס נובל בכימיה 2022

[3.8] טום מורלו מברך את ברטוצי על הזכייה בנובל

[3.9] ברטוצי על חשיבות היותה מדענית לסבית מוצהרת

[3.10] הרחבה על מורטן מלדאל

[3.11] הרחבה על בארי שארפלס