DNA זבל

DNA זבל (באנגלית: Junk DNA) הוא מונח פופולרי לחלק מן הגנום של יצורים איקריוטיים, שאין לו תפקוד מועיל לאורגניזם, ונראה כי הוא נוצר וממשיך לעבור שכפול כתוצאה מתאונות אקראיות. DNA זבל מורכב בעיקר מטרנספוזונים ורטרוטרנספוזונים, כגון רצפי Alu, מהם כאלו שעדיין משועתקים ל-RNA ובחזרה, ומהם שאינם משועתקים עוד אך עדיין משוכפלים עם שאר הגנום. מונח רשמי יותר בתחום הגנטיקה הוא "DNA בלתי-תפקודי" (אנגלית: non-functional DNA). יש שאינם מבחינים בין DNA זבל ל-DNA לא-מקודד (אנגלית: non-coding DNA ובכינוי מקוצר ncDNA). ואולם DNA בלתי מקודד כולל גם רצפים בעלי תפקידים חשובים מאוד בבקרת גנים אף על פי שאינם מתורגמים לחלבון. חלקו של DNA זבל בגנום האדם עדיין נתון במחלוקת עזה בתחום הגנטיקה, ומרבית ההערכות נעות בין 20% ל-90%. גנטיקאים עשו שימוש בלתי-רשמי במונח כבר משנות ה-60, אך הוא נטבע לראשונה בפרסום מדעי רשמי על ידי הגנטיקאי היפני סוסומו אונו בשנת 1972. בתחום הגנטיקה כיום המונח ניתן לתיאור כרשמי-למחצה - גנטיקאים רבים מעדיפים בפרסומים מדעיים את המונח המדעי הנייטרלי יותר "DNA בלתי-תפקודי" (אנגלית: non-functional DNA). ואולם השימוש הפופולרי במונח "DNA זבל" נפוץ גם בקרב מדענים וגם בציבור הרחב. כמה ממתנגדי המונח טוענים שהמונח הנכון הוא "DNA בלתי-מקודד", כלומר DNA שאינו עובר תרגום לחלבון. ואולם DNA כזה עשוי להיות בעל תפקידים חשובים מאוד בבקרת גנים, בעוד שההגדרה הנכונה של DNA זבל היא חוסר תפקוד כלשהו, אפילו כזה שאיננו תרגום. טענה קרובה היא שהכינוי "DNA זבל" ניתן על ידי גנטיקאים לרצפי DNA בלתי-מקודד רק משום שעדיין לא הצליחו למצוא להם תפקוד כלשהו, ולכן ההגדרה משקפת כשל לוגי מטיפוס "לא ראינו - אינה ראייה". ואולם כבר במאמרו המקורי של אונו הוצגו ראיות כבדות משקל שחלק ניכר מן הגנום של איקריוטים הוא אכן חסר תפקוד, כגון תעלומת ערך C או העובדה שחלקים רבים בגנום עוברים מוטציות בקצב שהיה אמור להוציא אותם מכלל פעולה אילו היה להם תפקוד התלוי ברצף. מבין התומכים בחשיבותו של DNA זבל כמרכיב עיקרי בגנום של יצורים איקריוטים ובכללם האדם, יש הכוללים תחת המונח רצפים בעלי תפקוד "אנוכיי" אשר אינו מועיל לאורגניזם עצמו. לעומתם יש המעדיפים לכלול תחת המונח רק רצפים "מקולקלים" אשר אין להם אפילו תפקוד אנוכיי, ואינם עוברים תהליך כלשהו פרט לשכפול. בשנת 2012 החריפה המחלוקת בנושא כתוצאה מפרסום תוצאות של פרויקט ENCODE לקיטלוג רצפי גנום האדם העוברים שיעתוק. מאמר מדעי של ראשי הפרויקט תיאר את תוצאותיו, ביניהן ש-80% מן הגנום הוא בעל "תפקוד ביוכימי" (אנגלית: biochemical function) כלשהו. בתקשורת ובציבור הרחב פורשה אמירה זו כראיה נגד קיומו של DNA זבל. כמה מראשי פרויקט ENCODE גם הביעו דעות, בראיונות וכתבות שלא עברו ביקורת עמיתים, נגד קיומו של DNA זבל. ואולם במהרה התפרסמו ביקורות מדעיות נוקבות נגד המאמר, אשר הצביעו על כך ש"תפקוד ביוכימי" הוגדר בו באופן כללי ביותר, והראיות כבדות המשקל לקיומו של DNA זבל לא נידונו בו כלל. אף כי הפרסומים בתקשורת יצרו בציבור הרחב רושם ש"DNA זבל הוא מיתוס שהופרך", המחלוקת בנוגע לחלקו בגנום האדם עדיין חיה וקיימת בתחום הגנטיקה. הביולוג המולקולרי הישראלי דן גראור(אנ'), הוא בין המבקרים החריפים של פרויקט ENCODE. DNA זבל נפוץ בעיקר בגנום של אורגניזמים איקריוטים כמו האדם. נראה שהאחוז שלו קטן בהרבה עד בלתי קיים בחיידקים. הערכות לחלקו של DNA זבל בגנום האדם שונות מאוד זו מזו, שכן קשה להבדיל בין DNA בלתי-מקודד שיש לו תפקיד כלשהו בבקרת גנים לבין DNA זבל שאין לו תפקיד כלל. מרבית ההערכות נעות בין 10% ל-90%. בין המרכיבים העיקריים של DNA זבל ניתן למנות: טרנספוזונים רטרוטרנספוזונים פסאודוגנים: אלו גנים "מקולקלים" שאינם מתורגמים עוד לחלבון כתוצאה מפגמים גנטיים. האחוז הכולל של פסאודוגנים בגנום האדם קטן, אך לא קטן בהרבה מן האחוז של גנים "תקינים" המתורגמים לחלבון, שאף הוא קטן מאוד. אינטרונים: אלו רצפי DNA הנמצאים בתוך גנים, אך נחתכים מהם בתהליך השחבור כך שאינם מתורגמים בסופו של דבר לחלבון. חלקם חשובים לבקרת השעתוק והתרגום של הגן, אך ישנן ראיות שלפחות חלק מהם חסרי תפקוד כלשהו. למשל, אינטרונים רבים צוברים מוטציות בקצב גבוה בהרבה מאשר רצפי הגן אשר התפקוד שלהם ידוע. תעלומת ערך C DNA לא-מקודד Doolittle, W.F. (2013) "Is junk DNA bunk? A critique of ENCODE" Proceedings of the National Academy of Sciences USA. Vol. 110, pp. 5294–5300; doi:10.1073/pnas.1221376110 Graur, D. (2013) "On the immortality of television sets: “Function” in the human genome according to the evolution-free gospel of ENCODE" Genome Biology and Evolution. Vol. 5, pp. 578-590; doi:10.1093/gbe/evt028