אם על פי תורת האבולוציה התפתחו כל החיים – מינים, סוגים, משפחות ומחלקות – מכמה אבות קדומים פשוטים יותר, שהתפצלו ממספר עוד יותר קטן של אבות, יותר קדומים ופשוטים, וכך הלאה – מאליה נשאלת השאלה: ואיך זה התחיל? מה היה גוש החומר הראשון שהיה מסוגל – רק מכוח תהליכים פיזיקליים וכימיים – להתרבות מאליו וגם להתפתח מדור לדור, ובכך בישר את ראשית החיים על כדור-הארץ?
ומיד באה השאלה נוספת כשאנו נושאים עינינו (מחוץ לעיר) אל שמי הלילה ונדהמים משפע הכוכבים מעלינו, שחלקם בעצם גלקסיות עם מיליארדי כוכבים משלהם: האם אנחנו לבד בכל היקום האינסופי הזה? או שמה שקרה כאן קרה וקורה בצורות דומות או שונות גם במקומות אחרים?
זו שאלת מוצא החיים, אחת הגדולות שעמדו אי-פעם בפני המדע. הדקו חגורות ונצא למסע אל עומק הזמן והיקום – וגם אל מה שמתחולל בראש של כמה אנשים.
א.
כדור-הארץ הוא כידוע מעבדת-ענק שבה נוצרים ומתפרקים כל מיני חומרים, חלקם מורכבים מאוד. יש סוג מעניין של חומר הקרוי זָרַז (קטליזטור). זה יכול להיות כל חומר שהמולקולה שלו גורמת לשינוי במולקולות אחרות בלי להשתנות בעצמה. הזרז שמעניין אותנו, "זרז קַטַליטי" יכול לפעול על שתיים או יותר מולקולות של חומרים אחרים (סובסטרטים) ולגרום להן להתחבר למולקולה חדשה.
עד כאן הכל ידוע. מאות סוגי האנזימים הפועלים בגופנו, שבלעדיהם לא יכולנו להתקיים, הם זרזים כאלה, שהמולקולות שלהם גורמות למולקולות אחרות להתחבר יחד בתוכנו לחלבונים, שומנים והורמונים מורכבים להפליא. אבל זרזים פשוטים יותר קיימים גם בטבע הדומם. הם פועלים בעיקר במים, כי הסביבה הנוזלית גורמת לכל מולקולות החומרים המומסים בה לנוע לכל הכיוונים, וכך להיפגש בכל מיני מקומות ובכל מיני הרכבים, ולפעול אלה על אלה.
נדמיין לנו מולקולה כזאת של זרז – נקרא לה א' – שפועלת על שתי מולקולות אחרות של סובסטרטים, ב' ו-ג', וגורמת להן להתרכב זו עם זו וליצור מולקולה חדשה, ד'. כאמור, גם זה קורה.
עכשיו בואו נחשוב על מקרה נדיר יותר: מולקולת זרז, שנקרא לה א"א, פועלת על שני הסובסטרטים ב' ו-ג' וגורמת להם ליצור מולקולה חדשה שהיא... א"א, כלומר העתק מדויק של הזרז עצמו!
זהו תהליך הקרוי שכפול עצמי. בשפה יותר מדויקת, א"א היא מולקולה אוטוקטליטית:
א"א + ב' + ג' -> א"א.
עכשיו זה נעשה עוצר נשימה: נדמיין לנו איזה אגם שבו נוצרו במקרה כמויות גדולות של מולקולת ב' ו-ג', שהם כזכור הסובסטרטים שעליהם פועל הזרז א"א המשכפל את עצמו בעזרתם. עכשיו, נניח שבאגם הזה נוצרה לה, ככה במקרה, מולקולה אחת של א"א. זהו רגע גורלי: אירוע מולקולרי פצפון, אקראי, חסר-חשיבות, בלתי-מורגש, יעבור מיד "פיצוץ" מולקולרי, שבתוך זמן קצר יגרום לכל אותו אגם להיות מלא במולקולות אוטוקטליטיות מהסוג הזה. א"א בודד אחד יצר במהירות מיליוני עותקים, אם לא הרבה יותר.
מהרגע הזה, אפשר לומר, התחילו החיים עלי אדמות.
טוב, אולי לא כל כך מהר. ה"חי" הזה צריך לא רק להתרבות אלא גם להתפתח, ולכן אנחנו בעצם מבקשים מהא"א הקדום שלנו שיהיה מסוגל לעשות משהו קצת יותר מורכב, ואפילו סותר את עצמו: מצד אחד, א"א חייב לעשות מדי פעם איזו טעות בשכפול, כך שהעותק שלו יצא לא בדיוק אותו דבר, נאמר א"א1 או אפילו א"ב,. מצד שני, צריך שהטעות הזאת בשכפול דווקא תשתכפל במדויק, בלי טעות – עד הטעות הבאה.
אם איכשהו קיבלנו מצב כזה, השאר יזרום מהר. עד מהרה ירחפו באגם הזה אינספור יצורים אוטוקטליטיים יותר ויותר מורכבים, שונים ומשונים, כמו 1שמחה2רוטמן או גלית0דיסטל0אטבריאן666, שישתכפלו ויתרבו גם הם. זה הרגע בו יבוא דארווין ויתפוס פיקוד על התהליך: תיווצר ברירה טבעית, כלומר אבולוציה של ממש, שתיצור מולקולות יותר ויותר גדולות שישתכפלו במהירות ויעילות גוברת, וכל זה עוד לפני שגלית ושמחה, גילו בשמחה, ובגילה רצינית, את הרבייה המינית!
טוב, קצת נסחפנו. בואו נחזור לכימיה.
מולקולה אוטוקטליטית עם וריאציות העוברות מדור לדור... האם ביקשנו יותר מדי? לא בהכרח. קודם כל, כבר יש מולקולה כזאת שמשכפלת את עצמה יפה מאוד מארבע סובסטרטים: הדנ"א שלנו! זו מולקולה אוטוקטליטית נורא מסובכת, אבל מסוגלת לעשות בדיוק את מה שביקשנו: ליצור שינויים העוברים בצורה די מדויקת מדור לדור כדי לעמוד למבחן הברירה הטבעית. נראה אם כן שמה שקרה בראשית החיים היה גם הוא קצת או הרבה יותר מסובך מהשרשרת
א"א + ב' + ג' -> א"א -> א"ב -> שמחה וגלית.
מהמאה ה-19 עד היום נוצרה קבוצה גדולה ומעניינת של תסריטים כאלה, חלקם הרבה יותר מסובכים, שפותחו בידי מדענים שונים בהסתמכות על הכימיה, הגיאולוגיה, האסטרונומיה והמתמטיקה. מדי שנה נעשים ניסויים מעניינים, במבחנות ובסימולציות מחשב, וכמובן הפליאונטולוגיה והגנטיקה ועוד כמה מדעים מוסיפים לנו עוד ועוד רמזים על העבר הקדום מאוד של החיים.
שני מורים מיתולוגיים אהובים היו לי בתחום זה: שניאור ליפסון ונועם להב ז"ל. שניאור טיפח אותי במכון וייצמן, ונועם הקים את האגודה הישראלית לחקר ראשית החיים ואסטרוביולוגיה (ILASOL) שמזה כמה עשורים מתכנסת מדי שנה לדון בנושאים אלה, ובמרוצת השנים אירחה כמה מגדולי המדע בישראל.
ב.
עכשיו משהו על המולקולה האוטוקטליטית המפורסמת דנ"א. זו כידוע מולקולה ארוכה, למעשה שרשרת של ארבעה נוקליאוטידים, ובשפת הכימיה פולימר. לפני כמה שנים בא לי רעיון: ליצור "פונון," כלומר גל שיעבור לאורך הפולימר הזה, ושניתן יהיה באמצעותו לגלות תאים סרטניים.
לרעיון שאולי עובד על הנייר צריך מומחה שעובד במעבדה. הלכתי אם כן אל חברי פרופ' אהוד גזית וסיפרתי לו על הרעיון. הוא אמר שאולי יש בזה משהו. מי שמכיר את אודי – שילוב ייחודי של נסיין מעולה, תיאורטיקאי נועז, וגם מנהל נמרץ ומורה רב-השראה, מבין שאם הוא חושב כך זו התחלה יפה מאוד.
לא זו בלבד אלא שאודי חשב מיד על מדען בעל מוניטין עולמיים שניתן יהיה לצרף גם אותו לשיתוף-פעולה כזה: ג'יימס טור (James Mitchel Tour) הוא ביוכימאי ונאנוטכנולוג גאוני, ברמה של פרס נובל. לרשותו עומדות מעבדות משוכללות על-פני מאות מטרים מרובעים.
טוב אז אודי התחיל במלאכת ההתחנפויות (כמו שהתחנף פעם לג'ו ביידן, ראו תמונה) והחמיא לג'יימס על ימין ועל שמאל, ולפי עצתי שלח לו גם קטע חזנות שלי כדי להמיס את לבו היהודי. בהתחלה זה הלך יפה, ותור אפילו שאל שאלה עניינית או שתיים, עד שפתאום הודיע שהוא נורא עסוק ו"לא נשארו לו מספיק שנות חיים" (ממש כך כתב) להתפזר על הרבה תחומים, ושלח אותנו קיבינימט.
מה קרה? גיגלתי קצת על האיש וקראתי מה שסיפר על עצמו. ילד נחמד ממשפחה יהודית טובה. פעם כשלמד בקולג' לקח לחדרו במעונות כמה חוברות פורנו (בטח יש פה צעירים שאין להם מושג למה צריך חוברות כשיש xxx-video על המסך) בקיצור הילד הטוב הסתכל על השיקסות הערומות ונורא התחרמן וידו הלכה לא-עלינו לאן שהלכה ועשתה לא-עלינו מה שעשתה, וכשהוא גמר הוא נורא התבייש אבל אז התגלה אליו ישו ואמר לו שהוא אוהב אותו העיקר שיפסיק להביא ביד ויאמין באלוהים ובבן היהודי שלו. בקיצור ג'יימס שלנו הצטרף ליהודים למען ישו והתחתן עם שיקסה נחמדה וכבר הביא ארבעה שייגצים וכבר לא מביא אתם יודעים מה.
אבל אם יש דבר שממש מחרפן אותו עד היום זה "המרק הקדמון." כך כידוע קוראים לתערובת הכימיקלים שהייתה באוקיאנוסים החמים על כדור-הארץ לפני ארבע מיליארד שנה. זה המקום בו החל, על פי ההשערה שבה התחלנו, התהליך האוטוקטליטי שבישר את ראשית החיים. אבל שלא תגידו את זה לג'יימס טור! כי ברגע שהוא שומע את המילים "מרק קדמון" הוא מאבד שליטה עד לצריחות, כפי שתראו בדיבייט הזה ביוטיוב.
למען ההגינות צריך לומר שמי שעמד מול טור בוויכוח הזה הוא יצור שאני הייתי מראש מתרחק ממנו כמו מפֶּגר. דייב פארינה מתמצא ללא ספק בכימיה ובעוד כמה מדעים, אבל הוא שחצן, גס-רוח עד כדי ניבול-פה, ואם לשפוט על פי התפרצות מכוערת שלו מול גאון מסוגו של פרופ' אבי לייב – גם אנטישמי בארון. ברור אם כן שהמפגש בין הפנאט היהודי-למען-ישו לבין אנטישמון היוטיוב חרג עד מהרה מגבולות המקובל בדיבייטים מדעיים והפך למופע אימים, כי טור איבד שליטה שוב ושוב.
זה אולי מה שגרם למגע שלנו עם טור לגווע מיד? האיש בוודאי גיגל עליי וגילה שבמשך שנתיים הייתי יו"ר ILASOL, ולכן דיברתי גם אני על מרק קדמון רחמנא-לצלן, שזה יותר גרוע אפילו מלאונן על פלייבוי. אז בדיעבד אולי טוב שלא יצא שת"פ כי מתישהו הוא בטח היה חוטף עוד ג'ננה כזאת ומעיף עליי איזו מבחנה או חלילה ארלנמאייר מלא נוזל עם pH נמוך במיוחד.
ג.
לא מכבר כתב לי פרופ' גונן אשכנזי, אחד מחברי ILASOL, והזמין אותי לתת הרצאה בזום על שאלת מוצא החיים והשאלה הנלווית על היווצרות החיים במקומות אחרים ביקום. הסכמתי, ובהרצאה העליתי אפשרות לא מקובלת: היווצרות החיים על פני כדור הארץ – כארבעה מיליארד שנה – הייתה למעשה איטית להחריד. בכוכב-לכת עם יותר חומר, מקום ואנרגיה, יוכל תהליך כזה להתרחש "בן-לילה" מבחינתנו.
Life Overnight? Extraterrestrial Biospheres may Evolve Much Faster
Avshalom C. Elitzur (Chapman University and Iyar)
Biogenesis and evolution require the four basic resources of physical reality: Space, time, matter and energy. Of these, time is particularly crucial for estimating the likelihood for life emerging anywhere in the universe, and then giving rise to a biosphere and a civilization which can be detected and further encountered. I consider the possibility of an environment where the three other resources are much more abundant, namely a very large planet, harboring huge amounts of chemicals, and a warmer climate. From the thermodynamic viewpoint, the probability of biogenesis under such conditions is much higher, and the subsequent evolution can be orders of magnitude faster than the familiar billion-years scale of that of Earth. This should radically revise the basic premises underlying the search for extraterrestrial life.
ההרצאה אמורה להיות זמינה בקרוב ברשת ואז אציג אותה כאן.
ד.
אבל עדיין אני עצוב כי אני חושב שהרעיון של פונונים בדנ"א יכול מאוד לעזור בחקר הסרטן. אז אם תמצאו איזה מדען עם מעבדות עתירות הון או מיליונר נחמד שלא משתגע וצורח לשמע המילה "מרק" תגידו לאודי ולי ונלך ונתחנף אליו בתקווה ליותר הצלחה.
