GFAJ-1

תאים מוגדלים של חיידק GFAJ-1 שגדלו במדיום המכיל ארסנט
GFAJ-1 הוא זן של חיידקים המשתייך למשפחת זהו אקסטרמופיל שנמצא באגם מונו שבקליפורניה.<ref name="nasa"></ref> החיידק התגלה על ידי החוקרת פליסה וולף-סיימון וצוותה<ref name=":0"></ref> במסגרת מחקר שנערך במרכז הגאולוגי של ארצות הברית ומומן על ידי נאס"א, משרד האנרגיה האמריקאי והמרכז הלאומי למשאבי מחקר (NCRR). מטרת המחקר הייתה לבחון האם ניתן למצוא חיידקים שיכולים להשתמש בארסן במקום זרחן לצורך קיום חיים. ארסן הוא יסוד רעיל שמבחינה כימית דומה לזרחן, אך בניגוד לו, משבש את רוב התהליכים המטבוליים הרגילים ביצורים חיים.<ref name=":0" /><ref></ref>

במחקרם, החוקרים גילו כי החיידק GFAJ-1 יכול לגדול בסביבה המכילה ארסן במקום זרחן. הם השתמשו במשקעים מקרקעית אגם מונו והוסיפו כמות הולכת וגדלה של ארסן לתמיסה, עד שהצליחו לבודד את החיידק המסוגל לשרוד בתנאים אלו. התוצאות הראו כי החיידק מסוגל להשתמש בארסן לבניית חומרים חיוניים בתא, כולל חלבונים, ליפידים וחומצות גרעין, מה שמעלה שאלות לגבי גמישותם של חיים ויכולת הסתגלותם לתנאים קיצוניים.<ref name=":0" />

הממצאים הראשוניים עוררו דיון מדעי נרחב, כאשר חוקרים נוספים הראו שקיים ספק לגבי היכולת האמיתית של GFAJ-1 להחליף זרחן בארסן באופן מוחלט. מחקרים מאוחרים יותר הראו שהחיידק זקוק עדיין לזרחן בכמויות קטנות לצורך גדילה, ושארסן אינו יכול להחליף אותו לחלוטין במבנים החיוניים של התא.<ref name=":0" />

רצף הגנום של החיידק GFAJ-1 פורסם כעת ב-GenBank.<ref></ref>

== התגליות הראשוניות ==
בשנת 2010, צוות מחקר בהובלת ד"ר פליסה וולף-סיימון, פורסם בכתב העת המדעי Science<ref name="Science"></ref>, הציג את החיידק GFAJ-1. המחקר נערך במסגרת התוכנית לאסטרוביולוגיה של נאס"א בשיתוף פעולה עם המכון הגאולוגי של ארצות הברית (USGS) ומומנים על ידי משרד האנרגיה האמריקאי והמרכז הלאומי למשאבי מחקר (NCRR).<ref name=":1"></ref><ref name=":0" />
וולף-סימון באגם מונו, 2010
החוקרים הציעו כי GFAJ-1 מסוגל לגדול ולהתרבות בתנאים עשירים בארסן, ללא צורך במקור זרחן חיצוני. ארסן הוא יסוד רעיל שמבחינה כימית דומה לזרחן, מה שמאפשר לו להחליף אותו בתהליכים ביוכימיים מסוימים. החוקרים הוסיפו כמות הולכת וגדלה של ארסן לתמיסה המכילה את החיידק, והבחינו כי הוא מסוגל לגדול ולשגשג גם בתנאים אלו. הניסוי כלל שימוש בקרני רנטגן דקיקות כדי לאתר את מיקום הארסן בתאי החיידק, והתוצאות הצביעו על כך שהארסן משולב במבנים החיוניים של התא, כולל DNA, חלבונים, ליפידים ומטבוליטים אחרים.<ref name=":0" />

עם פרסום המחקר, היו תגובות מעורבות מצד הקהילה המדעית. חלק מהחוקרים קיבלו את הממצאים בהתלהבות וראו בהם פוטנציאל לשנות את ההבנה הקיימת לגבי החיים, במיוחד בהקשר של חקר אסטרוביולוגיה ותנאי קיום אפשריים בכוכבי לכת אחרים.<ref name=":1" />

המחקר המקורי זכה לתשומת לב רבה והתפרסם במהירות בתקשורת המדעית והפופולרית, כולל דיונים על השלכותיו האפשריות לחקר החיים ולביולוגיה כללית. הממצאים עוררו שאלות לגבי המנגנונים הביוכימיים שמאפשרים לחיידק לשרוד ולשגשג בתנאים רעילים בארסן.<ref name=":0" />

== ביקורת ומחקרי המשך ==
המחקר המקורי על GFAJ-1, אשר טען כי החיידק מסוגל להחליף זרחן בארסן, עורר דיון ומחלוקת נרחבת בקהילה המדעית. עם פרסום הממצאים ב-2010, היו חוקרים רבים שהטילו ספק במסקנות המחקר ובשיטות בהן השתמשו החוקרים. המדענית רוזי רדפילד מאוניברסיטת קולומביה הבריטית הייתה אחת המבקרות החריפות ביותר של המחקר. היא הצביעה על פגמים רבים בשיטות המחקר, כולל חוסר שליטה בניקיון התרביות ואי-התחשבות בזיהום אפשרי של הזרחן בתרביות, אשר יכלו להסביר את הגדילה של החיידקים בתנאי מעבדה<ref></ref><ref name=":1" />.

מחקרים עוקבים שנעשו על ידי קבוצות מחקר נוספות לא הצליחו לשחזר את הממצאים המקוריים. צוות חוקרים משווייץ מצא כי כמות המטבוליטים המבוססים על ארסן שהחיידקים יצרו הייתה מזערית ולא הייתה מספקת כדי לקיים את החיידקים<ref name=":1" />. בנוסף, צוות מחקר מראשותו של מרשל ריבס מאוניברסיטת פרינסטון, בשיתוף פעולה עם רדפילד, מצא כי GFAJ-1 לא מצליח לגדול בהיעדר זרחן, וכי לא נמצא ארסן משולב ב-DNA של החיידקים.<ref name=":2"></ref>

התגובות המחקריות לממצאים של וולף-סימון העלו שאלות רבות לגבי היכולת האמיתית של ארסן להחליף זרחן בתהליכים ביוכימיים. בין השאלות המרכזיות שעלו היו: האם הזרחן שהיה קיים בתרביות במקור הספיק כדי לתמוך בחיים, האם הארסן שב-DNA היה יציב מספיק כדי לשמור על תפקוד מולקולרי, ואילו מנגנונים אפשריים מאפשרים לחיידקים לשרוד ברמות גבוהות של ארסן<ref name=":2" />

בסופו של דבר, המחקרים המאוחרים יותר הסיקו כי GFAJ-1 הוא חיידק עמיד לארסן, אך הוא עדיין זקוק לזרחן כדי לשגשג. הממצאים הללו עזרו להבהיר את ההבנה לגבי יכולות החיידק ולגבי מגבלות המחקר המקורי<ref name=":1" />.

== משמעות והשלכות ==
לגילוי של GFAJ-1 יש השפעות נרחבות על הביולוגיה והאסטרוביולוגיה. אחת המשמעויות המרכזיות היא האפשרות לשינוי ההגדרה של חיים, והבנת המנגנונים שמאפשרים לחיידקים לשרוד בתנאים קיצוניים. ארסן נחשב בדרך כלל לרעיל, אך היכולת של GFAJ-1 להשתמש בו מרמזת על כך שחיים יכולים להתקיים גם בסביבות שאינן ידידותיות כפי שחשבנו.<ref name=":0" />

תגלית זו יכולה להרחיב את החיפוש אחר חיים בכוכבי לכת אחרים, במיוחד בכוכבים שבהם זרחן אינו זמין. ההבנה כיצד חיידקים יכולים להשתמש בארסן עשויה לספק תובנות לגבי החיים במקומות שבהם התנאים שונים משמעותית מכדור הארץ.<ref name=":0" />

עם זאת, המחקרים העוקבים שהראו כי GFAJ-1 עדיין זקוק לזרחן, גם אם בכמויות קטנות, מסייגים את ההנחות הראשוניות. ממצאים אלו מדגישים את החשיבות של בקרה מדעית ואימות ממצאים חדשים.<ref name=":0" />

במונחים רחבים יותר, המחקר על GFAJ-1 מדגיש את החשיבות של חקר מיקרואורגניזמים בתנאים קיצוניים ויכולתם להסתגל לסביבות שונות. זה עשוי להוביל לפיתוחים בתחום הביוטכנולוגיה, במיוחד באזורים כמו טיהור מים והתמודדות עם זיהומים כימיים.<ref name=":0" />

== ראו גם ==
* אסטרוביולוגיה
* מיקרואורגניזם
* הלופילים
* ביולוגיה סינתטית

==קישורים חיצוניים==

== הערות שוליים ==

קטגוריה:חיידקים אמיתיים