SPOTLIGHT ON RESEARCH
PAPER OF THE MONTH
#מאמר החודשספטמבר21
הוועדה לתארים מתקדמים בפקולטה לביולוגיה בוחרת מידי חודש את המאמר המדעי המוביל מבין כל המאמרים המדעיים שהתפרסמו לאותו חודש.
אנחנו שמחים לבשר כי הזוכה במאמר החודש של ספטמבר 21, הוא הדוקטורנט דרור שטרית ממעבדתה של פרופ' דבי לינדל שמאמרם התקבל לפרסום ב-The ISME Journal. לרגל הזכייה דלינו מדרור כמה פרטים מעניינים על המחקר, על הדרך שהובילה אליו וגם קצת עליו 😊
בכמה מילים נשמח שתציג את עצמך.
אני מיקרוביולוג, כרגע במשרת פוסט-דוק במעבדה של דבי לינדל, שם עשיתי את הדוקטורט שלי גם. גר בחיפה עם אשתי גל, ובקרוב מאוד (חמסה חמסה) אמורה להצטרף אלינו בתנו הראשונה.
במה עוסקת מעבדת לינדל באופן כללי ?
אנחנו חוקרים ציאנובקטריה (בעברית – כחוליות), שהם חיידקים שמבצעים פוטוסינתזה, ממש כמו צמחים. למעשה הם קדמו בהרבה לצמחים, וגם היום הם נמצאים בכמויות גדולות בים ובסביבות אחרות ותורמים חלק ניכר מהחמצן שאנחנו נושמים. בנוסף לציאנובקטריה עצמם אנחנו מתעניינים בווירוסים (נגיפים) שמדביקים אותם. הם נקראים "ציאנופאג'ים" ונמצאים בכמויות גבוהות בכל מקום שיש ציאנובקטריה. כיוון שהם מדביקים והורגים ציאנובקטריה, הם בעלי השפעה גדולה מאוד על האוכלוסיות שלהם באוקיאנוסים וגם על מאזן החומרים בטבע, ממש ברמה הגלובלית. אצלנו חוקרים את יחסי הגומלין בין החיידקים והווירוסים האלה, ועושים את זה בניסויי מעבדה, עם זנים שבודדנו מהים, וגם על ידי ניסויי שדה – אנחנו יוצאים לא מעט להפלגות מחקר, במפרץ אילת וגם באוקיאנוסים ברחבי העולם.
ספר לנו על המאמר/ המחקר הנוכחי שלך, מה הייתה מטרת המחקר ומה גילית?
המאמר שלי מתחיל בפיתוח של שיטה להנדסה גנטית של אותם ווירוסים, הציאנופאג'ים. הסיבה שעומדת מאחורי השיטה היא שרק כך ניתן לחקור לעומק את הגנים שלהם, ומשם להסיק לגבי מנגנוני ההדבקה שלהם. כרגע יש לנו הרבה ידע לגבי הרכב הגנום של ציאנופאג'ים, כלומר איזה גנים הם נושאים. מה שלא היה לנו, זה דרך לבדוק מה הגנים האלה עושים. עבור חלקם אין לנו אפילו קצה חוט כי אין שום גן שדומה להם במאגרי המידע הקיימים, ועבור אחרים זה דווקא הדמיון לגנים ידועים שמעלה שאלות מעניינות, כיוון שלא ברור למה שווירוס יסחוב גנים כאלה. דוגמא קלאסית היא גנים שמקודדים לחלבונים שהם חלק ממערכת הפוטוסינתזה. הם נפוצים מאוד בציאנופאג'ים ועדיין לא ברור לחלוטין מה תפקידם בהדבקה ולמה שווירוס יחזיק כאלה גנים. לאחר שפיתחנו את השיטה ניגשנו לבדוק שאלה בסגנון הזה, העוסקת בגנים המוכרים מווירוסים אחרים, שם הם אחראיים על כניסה של הווירוס למצב "רדום" הקרוי "ליזוגניה". העניין הוא שהציאנופאג'ים שלנו, שמכילים את הגנים האלה, לא ממש מראים סימנים של ליזוגניה כשאנחנו מגדלים אותם במעבדה. השתמשנו בשיטה הנ"ל כדי למחוק את הגנים הללו ולראות איך זה משפיע על הווירוס, ומצאנו שאמנם הגנים הללו משמשים לכניסה של הווירוס אל תוך הגנום של החיידק שהוא מדביק, אך זה מצב זמני ולא יציב, שאיננו חלק מליזוגניה קלאסית כפי שהיא מוכרת.
זנים שונים של ציאנובקטריה שבודדו מהאוקיינוס
אנא הסבר על החשיבות העומדת מאחורי הגילוי .. למה תשמש אתכם התגלית הזו ואילו כיוונים זה פותח ? מה היישום של התגלית (תחומים, פתרונות) ?
השיטה פותחת לראשונה את האפשרות לחקור את תכולת הגנום של הציאנופאג'ים (וייתכן שתתאים גם לווירוסים אחרים) באופן ישיר במעבדה.
עד היום הסתמכו בעיקר על ריצוף דנ"א מהסביבה ומזני מעבדה וחיפוש דמיון לגנים ידועים הנמצאים במאגרי המידע. זו גישה שאמנם תרמה הרבה ידע שימושי, אבל היא מוגבלת ולא משאירה הרבה מקום לתגליות חדשות. לא הרבה יודעים זאת, אבל חקר גנים של ווירוסים שמדביקים חיידקים (בקטריופאג'ים) הביא עד היום למספר תגליות חשובות מאין כמותן, חלקן תרמו ידע על תהליכים בסיסיים בביולוגיה וחלקן הובילו לפיתוח כלים הנמצאים בשימוש יומיומי במחקר וברפואה. התגלית שהיא אולי המפורסמת ביותר כיום היא מערכת ה CRISPR שממנה צמח כלי יעיל וחדש להנדסה גנטית, וזה רק על קצה המזלג. הכשרת ווירוסים נוספים למחקר כזה היא בעלת פוטנציאל גדול לתגליות חדשות.
בנוסף על השיטה עצמה, הראנו במאמר שנוכחות של גן "מוכר" אינה מהווה הוכחה לתפקיד שלו ביצור הנושא אותו. בעיניי, זו הדגמה קלאסית למוגבלות של הסקת מסקנות על סמך השוואת רצפי דנ"א בלבד. אנחנו אמנם מאמינים שזו גישה טובה למחקר ראשוני של יצורים חדשים או כאלה שלא ניתן לגדל במעבדה, אך מקווים שהתוצאות שלנו יתחילו שינוי תפיסתי ומעבר להסקת מסקנות על סמך ניסויי מעבדה, לפחות במקרים בהם זה מתאפשר.
מה משך אותך למעבדה\פרויקט הנוכחי ?ֿ
ציאנובקטריה תמיד עניינו אותי, עוד מהימים שלקחתי קורסים בתואר ראשון על ראשית החיים (שם היה להם תפקיד משמעותי) וגם על מיקרוביולוגיה באופן כללי. בבקטריופאג'ים נתקלתי לראשונה במקרה בעבודת המאסטר שלי עקב תוצאה לא צפויה, ומרגע שלמדתי עליהם הבנתי שמדובר ביצור מרתק, שמותח את עקרונות האבולוציה לקצה, וגם את ההגדרות שלנו ליצור חי. לפני שהגעתי למעבדה עבדתי על בקטריופאג'ים שמדביקים חיידקי E. Coli ולמרות שהמחקר עניין אותי, תמיד רציתי לחקור יצורים שיש להם חשיבות בטבע, ולא רק לאדם. לכן כששמעתי הרצאה של סטודנטית של דבי באחד הכנסים שהייתי בהם, מאוד התעניינתי וברגע שהיתה לי הזדמנות עשיתי את המעבר. הדבר האהוב עליי במדע הוא האתגר בפיתוח שיטות או פיתוח מערכות ניסוי חדשות. לכן כבר בשיחה הראשונה שלי עם דבי כשהיא הזכירה שאף אחד עוד לא הצליח עדיין להנדס גנטית ציאנופאג'ים, ידעתי שזה מה שארצה לעשות.
ציאנובקטריה מהסוג סינכוקוקוס (Synechococcus) גדלים בצלחות פטרי
כך "נראים" ציאנופאג'ים כשמגדלים אותם במעבדה: הצלחת מלאה בציאנובקטריה, זה הרקע. החורים העגולים (נקראים "פלאקים" – plaques) הם מקומות בהם צינופאג'ים הדביקו והרגו את המיאנובקטריה, לכן הם שקופים.
איזה מקום לדעתך תופסת יצירתיות במדע? זה לא מתחיל ונגמר במספרים ומדידות, זה הרבה מעבר בעצם לא? יש אלמנטים נוספים בגישה/ חשיבה/ כישורים שיכולים לעזור ואו לקדם פריצות דרך במדע?
בהחלט. כמו בתחומים אחרים של יצירה, גם במדע צריך לחשוב על רעיון שיהיה מעניין ומקורי, ואז למצוא את הדרכים לבצע אותו. זה דורש הרבה יצירתיות, התמדה ועבודה קשה. גם מזל הוא חלק מזה, כי לפעמים מנסים דברים שאין לנו מושג אם יעבדו או לא.
כשאתה לא עוסקת במדע, מה אתה עושה?
אני אוהב לטייל בטבע, לשחק כדורגל ומטקות (לא בו-זמנית), לבנות ולתקן דברים. יש לי גם גינה גדולה בבניין שהיתה מאוד מוזנחת כשעברנו לשם וכבר כמה שנים אני מטפח אותה ומגדל שם תבלינים וירקות, זה פרויקט שאני מאוד גאה בו ולמדתי ממנו המון.
עובדה אחת שאף אחד לא יודע עליך.
כתבתי את ערך הוויקיפדיה של "תיקן אמריקני" (ג'וק) בעברית. כחלק מקורס חרקים עשינו אוסף של חרקים שעליו נבחנו, ונדרשנו להוסיף את התיקן כי הוא חיה מעניינת מבחינה לימודית. אני לא הוספתי אותו כי הוא מכוער בעיניי, וידעתי שישאלו אותי על זה ואצטרך להפגין בקיאות. כשהתחלתי לחפש מידע ראיתי שאין ערך בעברית והחלטתי לכתוב אותו.
כשתהייה גדול מה תרצי להיות?
אני כבר די גדול, ועדיין לא ממש יודע
ועכשיו ברצינות מה תוכניותיך להמשך הקריירה?
אני רוצה להמשיך במחקר, בתעשייה או באקדמיה, עם עדיפות לתחומים שיש להם נגיעה של שימור הסביבה.
טיפ לסטודנט שהתחיל השנה?
אף אחד לא אוהב לשנן חומר, זה קשה ומרגיש חסר תכלית כשעושים את זה. אבל מתישהו מגיעים למצב שבו דברים מתחברים ופתאום יודעים המון דברים במגוון נושאים ובעיניי זו גם הרגשה מעולה וגם אחד הדברים החשובים למדען טוב. דבר נוסף הוא שלפעמים החומר מעניין וקל להבנה אבל לא מועבר בצורה כזאת. העצה שלי היא לפתוח ספרים או אפילו ויקיפדיה וסרטוני יוטיוב וללכת ללמוד על איך גילו את הדברים שאתם לומדים עליהם. זה מעניין מאוד וגם מסדר דברים בראש.
לינק למאמר: https://www.nature.com/articles/s41396-021-01085-8
לינק לעמוד של פרופ' דבי לינדל : https://biology.technion.ac.il/member/%d7%9c%d7%99%d7%a0%d7%93%d7%9c/
לינק לאתר מעבדת דבי לינדל: https://lindelltechnion.wixsite.com/lindell-lab
