מי אמר שתכונות מורכבות כמו גובה או צבע שיער מוכתבות על ידי חומר? ועוד אורגני? ועוד DNA? למה דווקא DNA ולא חומר אחר? למה בכלל שזה יהיה חומר? שאלות אלו אומנם יותר ברורות לנו היום ואפשר למצוא להן תשובות בקלות באינטרנט ובספרי הביולוגיה. לפני כמעט 100 שנים רק התחלנו להבין שתכונות מסוימות יכולות לעבור בתורשה, ובשביל להבין איך זה בדיוק עובד, היתה חסרה ההיכרות עם הישות האחראית לתופעה. רק בתחילת המאה ה-20 הציג המדען פרדריק גריפית' (Griffith) ניסוי ובו הוא הראה שחיידקים מסוגלים לרכוש תכונות של חיידקים אחרים, וכך הוכיח את נוכחותו של חומר המכיל תכונות בתוך יצורים חיים.

חלקנו למדנו בשיעורי ביולוגיה ש-DNA הינו החומר התורשתי, האוצר בתוכו את המידע הנחוץ ליצירת יצור חי [1]. אך עובדה זו לא הייתה ידועה עד לא מזמן. אפילו אבי הגנטיקה, הבוטנאי גרגור מנדל, אשר המחיש את תופעת ההורשה של תכונות באפונים [2], לא ידע למה זה קורה. במילים אחרות, מנדל לא ידע מה הוא הרכיב האחראי להופעת תכונה כזאת או אחרת בצמחים שחקר, ואם היה קיים בכלל.

אך האם מדובר בכלל בחומר? האם ישנו רכיב פיזיקלי שמכיל את התכונות של היצור (או אפילו את חלקן)?

אחד החוקרים שהצליח לתקוף את השאלות הלא מובנות מאליהן הללו (לאותה תקופה), היה פרדריק גריפית' (Griffith). בשנת 1928 פרסם גריפית' מאמר [3] ובו הוא הציג ניסוי [4], שנחשב היום אחד מהניסויים החשובים ביותר בתולדות הביולוגיה; הניסוי  עונה על השאלה האם תכונות של יצורים חיים אצורות בחומר.

בשביל לענות על השאלה, עמדו לרשותו של גריפית' שני זנים של חיידקים מהמין Streptococcus pneumoniae, אשר גורם לדלקת ריאות בעכברים. את החיידקים גריפית' גידל בתרבית, והוא הבדיל ביניהם לפי המושבות שנוצרו על הצלחת. זן אחד של החיידק, הופיע כמושבות גדולות וחלקות לכן היה מכונה S מהמילה Smooth ('חלק' באנגלית). הזן השני היה גדל במושבות קטנות יותר ועם מופע יותר מחוספס, לכן כונה R מהמילה Rough ('מחוספס' או 'גס' באנגלית).

על אף ששני זני חיידקים אלו שייכים למין Streptococcus pneumoniae, הגורם לדלקת ריאות, רק זן ה-S גרם למחלה ואילו זן ה-R לא גרם למחלה. זה הודגם בקלות על ידי הזרקת תמיסה של חיידקים משני הזנים (כל זן  בנפרד) לעכברים, ובדיקה אם העכברים שורדים. כדי לוודא שהעכברים אכן מתו כתוצאה מהזרקת החיידקים, לפי העיקרים של קוך [5], גריפית' היה אמור להצליח לבודד את גורמי המחלה מתוך החיות המתות ולגדלם שוב בתרבית.

ראשית נעשה ניסוי הביקורת, ובו גריפית' הזריק חיידקים  מזן S לעכברים, ואלה מתו מדלקת ריאות. לאחר מכן גריפית' הצליח לבודד מהם את חיידקי ה-S, מה שמוכיח שאכן הם גורמי המחלה. נוסף לכך, הזרקת חיידקי זן ה-R לעכברים לא גרמה למותם, ולא היה אפשר לבודד את החיידקים מגופם, מה שאכן הראה שזני הS וה-R שגריפית' עבד איתם מובילים לתוצאות צפויות. לאחר מכן גריפית' ביצע את אותו ניסוי, רק שהפעם הוא הרתיח את תמיסות החיידקים של S ו-R לחוד. היות והחימום הרג את החיידקים, הזרקתם לגוף העכבר לא הובילה להופעת מחלה בשני המקרים, וגם לא היה אפשר לבודד אותם שוב מתוך גוף החיה. ניסוי זה הראה שהחיידקים אמורים להיות בחיים כדי לחולל מחלה בעכבר.

פרדריק גריפית' | ויקיפדיה

הניסוי האחרון, והמכריע, שגריפית' ביצע, היה כאשר הוא ערבב תמיסה מורתחת של חיידקי S (חיידקים מומתים), עם חיידקי R חיים. מתוצאותיו של גריפית', תערובת מסוג זה גרמה למוות של העכבר! ולא רק זה, מהעכברים המתים בודדו חיידקי S. מדוע התוצאה מפתיעה? לכאורה, גריפית' כבר הראה שהזרקת חיידקי S מחוממים, או חיידקי R חיים, לא מובילה למחלה ולמוות של העכבר. ההיגיון אומר שגם אם נזריק יחדיו את שני התמהילים שלא מובילים למחלה, מובן מאליו שהעכבר ישאר בחיים.

מה הניסוי מלמד אותנו?

1. חיידקי S לא יכולים לחולל מחלה אם הם לא חיים.
2. חיידקי S לא חיים יכולים לחולל מחלה אם מוזרקים יחד עם חיידקי R חיים.

אך איך זה מראה שחיידקי S מכילים רכיב מחולל מחלה שלא קיים בחיידקי R?

בכדי לוודא שהעכברים מתו מהחיידקים, גריפית' היה צריך להצליח לבודד את גורמי המחלה בתרבית. להפתעתו, החיידקים שבודדו מהעכברים המתים היו מזן S בלבד!

ההרתחה של חיידקי ה-S אינה מעלימה את החומרים האורגניים המרכיבים את החיידקים. ניתן לשער שבתוך "מרק" החיידקים המתים קיים רכיב האחראי להופעה של מחלה בעכברים. רכיב זה אינו גורם מחלה בפני עצמו (כפי שנצפה לאחר הזרקת חיידקי S מומתים בלבד), אלא צריך להימצא בחיידקים חיים כדי לבטא את המחלה. העובדה שגריפית' בודד מהעכברים חיידקי S בלבד (למרות שהחיידקים החיים שהזריק היו מזן R), הובילה אותו למסקנה שהרכיב האחראי למחלה השתלב בתוך חיידקי ה-R החיים, מה שהוביל לשינויים והפיכתם לחיידקים מזן S.

עבור ביולוגים, ניסוי זה יצר את המושג טרנספורמציה [6], המתאר את היכולת של חיידקים להעביר ביניהם תכונות. (ובהמשך…. חומר תורשתי) נוסף לכך, הניסוי הראה שישנו רכיב חומרי מסויים שאוצר בתוכו תכונות מסוימות, ושנוכחותו בתוך יצור חי תכתיב אם התכונה תופיע או לא. בשלב זה, לא היה אפשר להסיק מהניסוי מהו הטבע של החומר הזה, אך כן התאפשר לומר שמדובר בחומר המרכיב יצור חי. אחרי מחקר זה, בוצעו מחקרים חשובים נוספים, אשר הוכיחו את אופיו וטבעו של החומר נושא התכונות. ובדיעבד – היום אנו יודעים שמה שעבר מחיידקי זן S המומתים לחיידקי זן R החיים – והפך אותם לזן S למעשה, היה הגן המקודד את יצירת הקפסולה הסוכרית של החיידקים.

עריכה לשונית: יהונתן הופמן.

מקורות והרחבות

[1] ערך DNA בויקיפדיה

[2] ערך גנטיקה מנדלית בויקיפדיה

[3] המאמר המקורי של פרדריק גריפית'

[4] מאמר המסכם את המאמר של גריפית'

[5] ערך העיקרים של קוך בויקיפדיה

[6] ערך טרנספורמציה בגנטיקה