בשנת 2010 התפרסם בכתב העת היוקרתי מאמר, שדיווח על מציאת חיידקים באגם בקליפורניה, שה־DNA שלהם מכיל ארסן במקום זרחן. לאחרונה משכה מערכת כתב העת את המאמר, 15 שנה לאחר שהתברר שהוא מבוסס על רשלנות מדעית ותהליך הסקת מסקנות פגום.
פרסומת
לכל היצורים החיים המוכרים לנו על פני כדור הארץ יש ביוכימיה משותפת, המבוססת על שישה יסודות כימיים: פחמן, מימן, חמצן, חנקן, גופרית וזרחן. ששת היסודות האלה הם המרכיבים העיקריים של ארבע קבוצות המולקולות החשובות לקיום החיים: פחמימות, חלבונים, שומנים וחומצות גרעין. קשה לנו לתאר כיצד ייתכנו חיים בלי אחד או יותר מיסודות אלה, אך נראה שחיים כאלה ייתכנו בהחלט. לדוגמה, על פי המסגרת התאורטית של הביוכימיה האלטרנטיבית, ייתכן כי יום אחד יתגלו יצורים חיים שבהם סיליקון (צורן, Si), היסוד שנמצא מתחת לפחמן בטבלה המחזורית, מחליף את הפחמן (חיים מבוססי צורן). דוגמה נוספת, שכבר התגלתה בטבע, היא החלפה של חמצן בגופרית. הגופרית נמצאת מתחת לחמצן בטבלה המחזורית, והיא אכן מחליפה לפעמים את החמצן בתפקודים ביולוגיים מסוימים, בייחוד בתנאים של היעדר חמצן.
מתחת לזרחן (P) בטבלה המחזורית נמצא היסוד ארסן (זרניך, As) הדומה לו מאוד בתכונותיו הכימיות, ובפרט באופן שבו הוא נקשר ליסודות אחרים. בדיוק בגלל זה ארסן הוא חומר רעיל במערכות הביולוגיות המוכרות לנו. למשל, בתהליך הפקת האנרגיה בתא, בשלב הזרחון החמצוני בייצור ATP ('מטבע האנרגיה' של התא), החלפת זרחן בארסן משתקת לרוב את הפעילות וגורמת למוות די מהיר של התא. עם זאת, בשל הדמיון בין ארסן לזרחן, ניתן לחשוב כי בתנאים מיוחדים יתקיימו יצורים חיים שבהם ארסן מחליף את הזרחן.
זה היה הרעיון במרכזו של מאמר שפרסמו פלישיה וולפה־סימון (Wolfe-Simon) ועמיתיה, חוקרים בכירים מאוד שעבדו במכון המחקר של סוכנות החלל האמריקאית (NASA) וקיבלו ממנו מימון. המאמר [1], שהתפרסם ב־2010, הציג שאלת מחקר מעניינת: האם ארסן יכול להשתלב ב־DNA במקום זרחן? לטענת החוקרים, הם גילו באגם מונו שבקליפורניה, אגם רווי מלחים וארסן, חיידקים מהסוג Halomonas שלא רק מגלים עמידות לארסן בסביבתם, אלא גם משתמשים בו במקום זרחן, כחומר מוצא לחומצות גרעין. המאמר פורסם בכתב העת היוקרתי Science ופרסומו לווה במסיבת עיתונאים גדולה ומתוקשרת מטעם NASA. הוא עורר התלהבות רבה – כי הנה התגלתה לכאורה ההוכחה לכך שהביוכימיה האלטרנטיבית אינה רק תאורטית, אלא קיימת בפועל. לאחרונה, 15 שנים לאחר הפרסום, המאמר נמשך, כלומר כתב העת הצהיר על הסרתו, בצירוף הבהרה של הסיבה לכך [2].
החוקרים טענו שהם גידלו את החיידקים (שקיבלו את הכינוי המשעשע "GFAJ-1 – "Give Felisa a Job) עם איזוטופ רדיואקטיבי של ארסן (73As) במצע גידול שלא הכיל כלל זרחן. בתנאים אלו, אם החיידקים מסוגלים להשתמש בארסן במקום זרחן, הם יצליחו לגדול כשהם משלבים ארסן בחומצות הגרעין שלהם. כדי לוודא זאת החוקרים הפיקו DNA מהחיידקים, ניקו אותו ומצאו שהוא רדיואקטיבי. מכך הם הסיקו שהארסן הרדיואקטיבי השתלב בתוך ה־DNA והחליף את הזרחן. אך בדיעבד התברר שהיה זרחן במצע, בריכוז נמוך, וזרחן זה הוא שנכלל ב־DNA, לא הארסן. הארסן הרדיואקטיבי נספח ל־DNA מבחוץ, ולא השתלב כחלק מהמבנה שלו. כנראה הליך הניקוי של ה־DNA לא נעשה כראוי, ולכן נראה כאילו הוא הכיל ארסן. כלומר, המסקנה מרחיקת הלכת של החוקרים, שהם גילו צורת חיים חדשה, התבססה על רשלנות מדעית.
חיידקי Halomonas מבעד למיקרוסקופ.
צילום: Jodi Switzer Blum, NASA
מאז פרסום המאמר עלתה בקהילה המדעית ביקורת רבה – על איכות המחקר, על הפרשנות השגויה, ועל עצם פרסומו בעיתון מוביל כמו Science [3].
ריכוז הזרחן באגם מונו שבקליפורניה גבוה פי חמישה מריכוז הארסן (88 מיליגרם לליטר לעומת 17 מיליגרם לליטר). בסביבה עתירת זרחן שכזו אין סיבה שחיידקים יפתחו מנגנון ביוכימי שונה וייחודי כמו זה שהחוקרים תיארו. כלומר, אם ניקח בחשבון את מאפייני בית הגידול שבו התגלו החיידקים, הנחת היסוד שעליה התבסס המחקר לא הייתה הגיונית מלכתחילה.
שנתיים לאחר מכן, ב־2012, פורסמו באותו כתב עת שני מאמרים [4, 5] של קבוצות מחקר אחרות, שהראו כי החיידקים שנמצאו באגם אכן עמידים לארסן, אך החומר התורשתי שלהם מכיל זרחן, כמו בכל שאר החיידקים, ולא ארסן. בכך הפריכו מאמרים אלו את ממצאי המחקר הראשון.
חשוב לציין כי בשום שלב לא נטען שהייתה רמאות מכוונת מצד החוקרים, שעדיין מתנגדים למשיכת המאמר שלהם. הדעה הרווחת היא שבעיות טכניות ומדעיות הובילו לנתונים "פגומים", ואלו גרמו להסקת מסקנות שגויות. החוקרים התלהבו כל כך מהממצאים המפתיעים שלהם, עד שלא טרחו לבדוק את עצמם ולוודא אם הממצאים אמיתיים. גם ביקורת העמיתים, שבה מדענים מהתחום מציעים תוספות ותיקונים למאמר או ממליצים לדחות אותו מפרסום, הייתה צריכה לזהות את הכשלים ולא לאשר את הפרסום. משיכת המאמר [2, 6] נעשתה לאחר שינוי של ההנחיות ב־2019, שאפשר משיכה של פרסום בשל "מדע פגום", ולא רק על בסיס הונאה בכוונת תחילה [7].
ומה לגבי אחריותו של כתב העת היוקרתי עצמו, שגם כשל בביקורת העמיתים וגם התעכב שנים רבות עד המשיכה? האם הכשל קשור לכך שהמאמר הגיע מגוף יוקרתי כמו NASA? אולי לעולם לא נדע. מה שבטוח, כל מדען ומדענית השותפים למחקר חייבים לגלות ספקנות כלפי התוצאות והמסקנות שלהם עצמם, ולבדוק אותן במגוון שיטות ומכיוונים רבים ככל האפשר, תוך כדי תיעוד מתאים. השיטה המדעית אינה מושלמת, אבל בדרך כלל סופה של האמת המדעית לצאת לאור, במוקדם או במאוחר.
בתמונה הראשית: אגם מונו בקליפורניה – מגדלי טופה וריכוזי ארסן גבוהים. מקור: NASA
עריכה: סמדר רבן
מקורות והרחבות
[1] המאמר המקורי שנמשך ב-Science
[2] הודעת המשיכה
[3] כתבה על הפרסום המקורי והסערה בעקבותיו - דרור בר-ניר, 2011
- שני המאמרים שבדקו את אותם חיידקים וסתרו את המחקר:
[4] Absence of Detectable Arsenate in DNA from Arsenate-Grown GFAJ-1 Cells
[5] GFAJ-1 Is an Arsenate-Resistant, Phosphate-Dependent Organism
חבר בוועד המנהל של העמותה. דרור הוא דוקטור לביולוגיה מולקולרית שכתב ספרי לימוד וכתבות לקהל הרחב בעיקר במיקרוביולוגיה, אך גם בנושאים ביולוגיים אחרים. דרור לימד יותר מ-30 שנה מיקרוביולוגיה וביולוגיה של התא באוניברסיטה הפתוחה ובמקומות נוספים.
