המהפכה המיקרוביולוגית

מתוך אקו-ויקי, מקום מפגש בנושאי אקולוגיה, חברה וכלכלה.
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

המהפכה המיקרוביולוגית היא התהליך של גילוי יסודות המיקרוביולוגיה וההשפעה העצומה של תהליך זה על הביולוגיה, הרפואה החברה האנושית ודרכו על כדור הארץ כולו. מהפכה זו התרחשה בכמה גלים שכללו את פיתוח המיקרוסקופ, גילוי החיידקים, תאוריית החיידקים כגורמי מחלות, שיטות למלחמה במחלות זיהומיות, והבנה ומניפולציה של סביבת התא ומערכות ביולוגיות בגוף. במובנים רבים מהפכה זו עדיין מתרחשת עם תהליכים ותחומים כמו מיפוי הגנום, הבנת תפקודי התא, רפואה מותאמת אישית, הנדסה גנטית, ננו-טכנולוגיה, הנדסת רקמות, מניעת הזדקנות, טראנס-הומניזם ועוד.

ציור של לואי פסטר במעבדה משנת 1885 מאת Albert Edelfelt. פסטר היה ממובילי המהפכה המיקרוביולוגית במאה ה-19 ואחד החשובים באישוש תאוריית החיידקים כגורמי מחלות. פסטר השפיע על התחום הן דרך מחקרים מדעיים, הן דרך יצירת חזון רחב, והן על ידי פופולריזציה של המדע והדגמת התרומות שלו לתעשייה ולמניעת מוות ממחלות מפחידות כמו כלבת

המהפכה המיקרוביולוגית היא חלק משינוי גדול עוד יותר - המהפכה המדעית - שינוי כללי בדרך שבה בני האדם מבינים את העולם הסובב אותם ומנצלים הבנה זו כדי לשנות את העולם ואת חייהם. השפעות המהפכה המיקרוביולוגית היו חסרי-תקדים בכל תחומי החיים, ביניהם מניעת מוות של רוב הילדים, גידול אוכלוסין, מעבר דמוגרפי, הפחתה מאסיבית של מוות נשים בלידה, הערכה משמעותית של תוחלת החיים, השפעה מהותית על רווחה נפשית ועוד. למרות שינויים עצומים אלה, מהפכה זו כמעט ואינה ידועה בציבור הרחב, וחלקים גדולים ממנה השתכחו עם השנים, כאשר פירות מהפכה זו הפכו להיות מובנים מעליהם וכחלק ממגמה רחבה יותר של הכחשת מדע, תרבות הצריכה ושמרנות שממעטים להכיר בתרומת המדע והשיטה המדעית לאיכות החיים ולחיים עצמם.

רקע

במשך אלפי שנים לפני המהפכה המיקרוביולוגית, ולמעשה לפני התקופה של סוף המאה ה-19, הרפואה כמעט לא סיפקה פתרונות למחלות מזהמות.

אנשים ניסו פתרונות שונים ומשונים להתמודד עם מחלות. לדוגמה ברוסיה היה מקובל לקשור ארבע אלמנות למחרשה כדי לחרוש מסביב לישוב בניסיון לעצור את מגיפת האבעבועות ‏[1]גם במקומות מתקדמים יותר לכאורה כמו צרפת או גרמניה, שם הרפואה והמדע היו מתקדמים הרבה יותר רופאים היו לרוב חסרי אונים נגד מחלות מדבקות. הם בדרך כלל לא ידעו ממה המחלה נגרמת, איך היא מעוברת מאדם לאדם - כלומר איך למנוע הדבקה של עוד אנשים, ואיך לסייע לאנשים שכן חלו.

השלכות המצב הזה היו נרחבות. דוגמה אחת לכך הייתה מוות נרחב של ילדים. כמחצית עד שני שליש מהילדים מתו במהלך ילדותם. לדוגמה ללואי פסטר היו 5 ילדים. מהם שרדו רק שניים.

אירועים ותהליכים במהפכה המיקרוביולוגית

אירועים ותהליכים במהפכה המיקרוביולוגית:

תחילת המהפכה המדעית- לפני המאה ה-19

Postscript-viewer-shaded.png ערך מורחב - ציר זמן של המהפכה המדעית
אנטוני ואן לוונהוק, ממציא המיקרוסקופ המודרני ומגלה החיידקים
  • 1620 - הפילוסוף האנגלי פרנסיס בייקון מפרסם את "נובום אורגנום והתחיה הגדולה". זו תוכנית ליצירה שאפתנית שתקרא "התחייה הגדולה", במסגרתה יאורגן מחדש הידע האנושי. בייקון נחשב אבי "השיטה המדעית" והאמפריציזם. בייקון דחה את הסכולסטיקה שהייתה אופן הדיון הפילוסופי של זמנו. במקום לוגיקה בלבד, הוא מצדד בשימוש בהבנת העולם גם על ידי ניסויים. הוויכוחים הפילוסופיים בני זמנו נראו לבייקון ויכוחי סרק: כל פילוסוף מפרש את העולם באמצעות דעותיו, יוצא שהוא מבין מה שדעותיו מלמדות אותו ולכן העובדות תואמות תמיד את הדעות בלי קשר לאמיתותן. לגישתו, בני אדם רואים מה שנוח להם ונוח להם לראות שצדקו, כך הופכת כל דעה לשיפוט מוקדם, לדעה קדומה ולאמונה טפלה. הפילוסופים הם דיקטטורים של ממלכת הרוח וצריך להשתחרר מהם. יצירה זו השפיעה, כדבריו של ג'יימס אופי יורמסון, "לא רק על התפתחות המדע אלא גם על ההשקפה הבריטית הטיפוסית אודות ההכרה והמתודה המדעית, כפי שזו התגלמה בהגויותיהם של ג'ון לוק, ג'ורג' ברקלי, דייוויד יום, ג'ון סטיוארט מיל וברטראנד ראסל." בייקון טובע את הסיסמה "ידע הוא כוח". הוא ממבשרי רעיון הקידמה - הוא מהראשונים לטעון כי ככל שבני האדם ידעו יותר על העולם, כך יהיה לאנושות קל יותר לשלוט בו, ובכך לשפר את חיינו, ולהאריך אותם.
  • 1646 - מוקמת "החברה המלכותית" בלונדון - או בשמה המלא "החברה המלכותית של לונדון לשיפור הידע במדעי הטבע". מייסדי החברה המלכותית היו חברים באגודה חשאית שעסקה מאז 1646 בקידום דעותיו של פרנסיס בייקון. בין מייסדיה הבולטים היו כריסטופר רן, רוברט בויל ורוברט מוריי. האגודה נהנתה מתמיכתו הרשמית של בית-המלוכה האנגלי ששוקם באותה שנה, ומטרתה הרשמית הייתה לקדם את הלימוד הניסיוני במדעי הטבע. האגודה פועלת כאגודה מדעית הפעילה ברציפות מאז שנת 1660, ומשמשת כאקדמיה למדעים של בריטניה. היא מהווה את אחת האגודות המדעיות הוותיקות והמשפיעות ביותר בעולם.
  • 1665 - המדען הבריטי רוברט הוק פרסם את הספר "מיקרוגרפיה" שכלל מספר תצפיות מיקרוסקופיות וטלסקופיות ומעט ביולוגיה מקורית. הספר היה רב מכר. הוק מתאר בספר עצמים זעירים כמו פרעוש, עין של זבוב ותאי צמח. הוא השתמש לראשונה במונח תא, לתאר את המבנה הבסיסי של כל היצורים החיים, כי המראה הזכיר לו חדרים של נזירים. הספר יצא לאור בחסות החברה המלכותית של לונדון, והפרסום שלו עזר לשמה הטוב של החברה ככזו המיטיבה לפעול בשליחות הקידמה המדעית.
  • 1674 - הסוחר ההולנדי אנטוני ואן לוונהוק מגלה את החיידקים. מספר שנים קודם לכן החל לבחון יצורים זעירים שונים במיקרוסקופ שבנה בעצמו עם עדשות שליטש בעצמו, שהיה בעל איכות טובה בהרבה מהמכשירים שקדמו לו. לוונהוק לא רדף פרסום ושמר את ממצאיו במשך זמן מה לעצמו. הסיבה המקורית לבניית המיקרוסקופ היא כנראה לשם בחינת איכות בדים. בשנת 1672, שכנע רגנייר דה גראף את לוונהוק להעלות את תיאורי הדברים שראה על הכתב, ודה גראף גם קישר בינו לבין החברה המלכותית בלונדון. החברה המלכותית סיפקה ללוונהוק תמיכה ועידוד להמשיך בעבודתו וכן הדריכה אותו לגבי כיוונים שכדאי לחקור. בשנת 1674 ראה לוונהוק יצורים חיים במי ביצה שראה במיקרוסקופ שלו, בהיותו זהיר מאד ויסודי הוא חיכה זמן מה עד לפרסום הנושא. בשנת 1676 שלח לוונהוק את המכתב השמיני שלו לחברה המלכותית בו תיאר את היצורים החיים שראה - זהו גילוי החיידקים. לינבהוק כתב בימי חייו לחברה המלכותית מעל 300 מכתבים, ובשנת 1680 זכה להתקבל כחבר בחברה המלכותית, אבל סרב לגלות את סוד בניית המיקרוסוקופ בימי חייו, רק לקראת מותו שלח לחברה הוראות לבניית מיקרוסקופ. דברים אלה מהווים את יסודות המהפכה המיקרוביולוגית שתתרחש במאה ה-19 ותחילת המאה ה-20 של הבנה ומניעת תחלואה ומוות בהיקף עצום על ידי מחלות זיהומיות של חיידקים וירוסים ושאר מיקרו-אורגניזמים. העבודות של לוונהוק ושל הוק מציגים לחברה המדעית והלא-מדעית עולם פלאי שמסתתר בתוך שלוליות, בדם שלנו ולכלוך בין השיניים. בהמשך הדרך - בעיקר במאה ה-19, כאשר תגליות אלה הופכות להיות דבר נפוץ, הדבר מראה לאנשים את עוצמתו של המדע ומהווה המחשה חזקה לחשיבות ההכרה בבורות העצמית שתיאר הפילוסוף סוקרטס.
  • 1751- פרסום האנציקלופדיה הגדולה - "אַנסיקלופדי" - אנציקלופדיה כללית שפורסמה בצרפת בין השנים 1751 ל-1772. היו לה כותבים מלומדים רבים כולל אישים מפורסמים כמו וולטר ורוסו, הידועים בתור "האנציקלופדיסטים". האנציקלופידה סייעה להפצת רעיונות מדעיים שונים, בין היתר במדעי הטבע. האַנסיקלופדי מפורסמת כמייצגת את הלך המחשבה של עידן הנאורות ותרמה לרעיונות שקידמו את המהפכה הצרפתית, הדמוקרטיה ורעיונות רבים שמומשו במאות שלאחר מכן שסייעו להפצה ותמיכה במהפכה המדעית.
  • 1768 - ניבויים וראיות נגד תאוריית הבריאה הספונטנית על ידי חוקר הטבע האיטלקי לאדזרו ספלנצאני, כנגד טיעונים בעדה מצד הצרפתים בופון ונידהם, הדבר הדגיש את חשיבות עריכת ניסויים בביולוגיה במקום שימוש בטיעונים פילוסופיים ולוגיים רבים.
  • 1796 - רופא כפרי בריטי, אדוארד ג'נר, ביצע את הניסוי הקליני הראשון של חיסון נגד אבעבועות שחורות. הוא מרח על שריטה בעורו של ילד נוזל שנלקח משלפוחית של פרה החולה באבעבועות הפרות. הילד, כפי שצפה, לקה בגרסה קלה מאד של המחלה והחלים תוך זמן קצר. כעבור זמן מה הוא שרט את עורו של הילד ומרח על השריטה נוזל מאבעבועה של אדם החולה באבעבועות שחורות, וכפי שהעריך, הילד לא חלה במחלה. על סמך הניסוי הבודד הוציא ג'נר בשנת 1796 את החיסון הראשון בעולם כנגד אבעבועות שחורות.

אמצע עד סוף המאה ה-19

רוברט קוך, ממובילי המהפכה המיקרוביולוגית במאה ה-19
  • 1840 הפתולוג הגרמני יאקוב הנלה מעלה שוב את תאוריית החיידקים כגורמי מחלות - תאוריה זו הוצעה עוד בעבר על ידי רופאים ערבים, אבל באירופה שלטה תאוריית מיאזמה לפיה מחלות נגרמו בעיקר עקב "אוויר רע".
  • 1847 - הרופא איגנץ זמלווייס גילה כי רחצת ידיים בחומר מחטא בבתי יולדות מקטינה מאוד את הידבקות היולדות באלח דם (מחלה שכונתה באותה תקופה "קדחת הלידה" ונחשבה לקטלנית), וכונה בעקבות זאת "מציל האמהות". השערתו של זמלווייס לא הייתה פופולרית, שכן לא נתמכה על ידי התאוריות המדעיות דאז, ורמזה לקשר בין קדחת הלידה ובין גופות, רעיון שנתפס כדתי וכאמונה טפלה. ב-1848 זמלווייס דרש לחטא את כל המכשירים שהסתייעו בהם בלידה, ובכך העלים לגמרי את קדחת הלידה ממחלקתו. למרות ההצלחה הדרמטית סירב זמלווייס לפרסם את שיטתו בכתובים, ופרדיננד פון אברה פרסם בשמו שני מאמרים, שלא זכו לתמיכה רבה למרות התרשמותם של הרופאים הבכירים בווינה. ב-1861 פרסם זמלווייס את תגליתו בספרו "Die Ätiologie, der Begriff und die Prophylaxis des Kindbettfiebers" ("קדחת הלידה - אטיולוגיה, עקרונות וטיפול מונע"), ושלח עותקים ממנו לרופאים בגרמניה, בצרפת ובאנגליה. מספר ביקורות צוננות גרמו לו לפרסם מכתבים בעיתונות, שלא סייעו לרעיונותיו להתקבל. דחיית הממסד הרפואי את ממצאיו של זמלווייס גרמה, במחדל, למותן של אלפי אמהות צעירות. הפרשה הפכה לדוגמה למצב שבו האינרציה של אנשי המקצוע הבכירים גורמת להאטת ההתפתחות המדעית.
  • 1856-1854 הכימאי והמיקרוביולוג הצרפתי לואי פסטר נוחל נצחונות בלוחמה במחלות חקלאיות בתחומים כמו סלק סוכר, וגידול תולעי משי, ויין.
  • 1873 - פסטר בויכוחים עם רופאי צרפת וטוען כי חיידקים גורמים למחלות בבני אדם. רופא מפורסם בשם פידו טוען כי פסטר טועה בטענה כי העיקר הוא היגיינה.
  • 1876 - רוברט קוך מציג ראיות חזקות על ידי סדרת ניסויים בעכברים, בין חיידקים לבין מחלות האדם, במקרה של חיידקי הגחלת (אנטראקס). הדבר גורם לפרסומו ולהד משמעותי בקהילת החוקרים הביולוגים.
אחוז הילדים שנולדו בחיים, ומתו לפני גיל חמש, במדינות שונות בשנים 1800-2016. עד סביבות 1875 אחוז התמותה היה 40%-50% בגרמניה, כ-25% בבריטניה ובצרפת וכ- 18% בשוודיה. עם ההתקדמות של המהפכה המיקרוביולוגית ותאוריית החיידקים כגורמי מחלות זוהו עוד ועוד חיידקים וכן החל מניעת הדבקה, טיפולים וחיסונים, והחלה ירידה דרמטית וכמעט מונוטונית בתמותה ממחלות זיהומיות ועליה בתוחלת החיים. בהמשך דבר זה הגיע גם למדינות אחרות כמו הודו. עד 1939 תמותת הילדים ירדה מתחת ל-10% במדינות המערב האירופאיות ומתחת ל-5% בשוודיה. ב-1988 היא ירדה מתחת ל-1% במדינות המערב אירופאיות, וב-2016 היא עמדה על 0.4% אחוז או פחות.
  • 1882 - קוך מוצא את חיידקי השחפת. פרסום עולמי לקוך, מהפכה בעולם הרפואה בהבנת הסיבות למחלות זיהומיות, ביכולת ללחום בגורם המוות העיקרי (עד למאה ה-20 - מחלות מדבקות) מהפכה עצומה בתחום הרפואה והתקדמות עצומה בביסוס הרפואה על מיקרו-ביולוגיה.
  • תחילת ההכרות עם מערכת החיסון - בשנת 1882 מגלה איליה מצ'ניקוב את תפקוד הפגוציטים שבולעים חיידקים, מזיקים וגורמי פסולת בגוף
  • 1883 - אדווין קלבס מגלה את החיידק הגורם למחלת הדיפתריה. ב-1884 הצליח פרידריך לפלר לבודד ולגדל לראשונה בתרבית את החיידק. גידול החיידק בתרבית אפשר ללפלר ובמקביל למיקרוביולוגים אחרים דוגמת, אמיל רו (Émile Roux) ואלכסנדר ירסן (Alexandre Yersin) לזהות את יצורו של רעלן הדיפתריה על ידי החיידק, והיווה ציון דרך משמעותי בפיתוח חיסון כנגד הרעלן על ידי אמיל אדולף פון ברינג. בנוסף לכך פיתח לפלר שיטה מהירה לזיהוי החיידק בחולים חשודים וכן הצליח להראות לראשונה את קיום הנשאות בחיידקים אלה בקרב אוכלוסייה בריאה של ילדים. בכך היה לראשון שהציג מקרי נשאות ברורים של חיידק שמהווה סיכון פוטנציאלי באוכלוסיות בריאות.
  • 1884 - פרסום "העקרונות של קוך", ופיתוח שיטות מחקר נוספות כמו צביעת חיידקים, יכולת בידוד חיידקים מסוגים שונים על ידי גידולם על מצע מוצק למחצה - תפוחי אדמה ואחר מצע אגר.
  • המשך הגילויים של חיידקים ולפעמים גם גורמי מחלות ביניהם כלבת, קדחת צהובה, בסוף המאה ה-19 ותחילת המאה ה-20 - תאוריית החיידקים כגורמי מחלות הופכת להיות מקובלת יותר ויותר ואילו הסברים כמו מיאזמה הולכים ונעלמים.
  • 1889 החוקר האמריקאי תאובלד סמית (Theobald Smith) הצליח להראות כי קדחת הבקר הטקסנית (Babesiosis) מועברת על ידי קרציות. זו הפעם הראשונה שבה מצאו מחלה שמועברת לבעלי חיים גדולים על ידי חרקים. [1] הדבר הוביל בהמשך לגילוי חיידקים של מחלת השנה, מלריה, וקדחת צהובה בסוף המאה ה-19 ותחילת המאה ה-20.
  • גילוי עקרונות החיסון נגד מחלות שונות כולל אבעבועות שחורות ולאחר מכן על ידי קוך ואחרים.
  • פיתוח ההיגיינה לריפוי ומניעת מחלות והמתח בין ההיגיינה לבין המיקרוביולוגיה. (היריב של קוך שהתאבד)
  • 1897 - גילוי הנוגדנים על ידי פאול ארליך והמשך הבנת מערכת החיסון - ארליך ומצ'ניקוב זכו בפרס נובל לרפואה בשנת 1908 על תרומתם העצומה הגדולה להבנת יסודו מערכת החיסון
  • גידול האוכלוסין המהיר של המאה ה-20 באירופה ולאחר מכן בשאר העולם עקב שילוב של המהפכה התעשייתית, שיפורים בהיגיינה והמהפכה המיקרוביולוגית עקב הפחתה עצומה בפטירת תינוקות והפחתה חשובה גם בפטירת אנשים צעירים (לדוגמה שחפת) ובכלל, התחלת המנגנון של מעבר דמוגרפי ויציקת התהליכים שהובילו למהפכה הירוקה

המאה ה-20

  • 1903 - זיהוי מקור מחלת השינה על ידי החוקר הסקוטי דוד ברוס (David Bruce). מחלת השינה (African trypanosomiasis) היתה קיימת באפריקה מזה אלפי שנים, אבל היתה מוגבלת לכיסים קטנים. עם התפתחות סחר העבדים ביבשת התפשטה המחלה. בשנת 1901 היתה באוגנדה התפרצות קטלנית של מחלת השינה, שהרגה מעל 250 אלף איש, כולל כשני שליש מתושבי איזורי האגמים. בשנת 1903 זיהה את הפרוטיסט Trypanosoma כגורם המחלה ואת זבוב הצה-צה שמעביר את הפתוגן בעקיצתו. הוא הראה דבר דומה עוד קודם לכן במחלה דומה בסוסים ובבקר. בשנת 1910 פיתח המדען הגרמני פאול ארליך (Paul Ehrlich את התרופה הכימית אטוקסיל, אבל גרמה לפעמים להתעוורות. מאז פותחו מספר תרופות שונות לטיפול במחלה.
  • 1928 - גילוי הפניצילין על ידי אלכסנדר פלמינג פלמינג שהיה רופא וביוכימאי סקוטי, הבחין בזיהום פטרייתי על פני צלחת פטרי שבה גדלו חיידקי Staphylococcus aureus. הזיהום עצמו היה שגרתי, אך הוא שם לב לכך שמושבות החיידקים בסביבת הפטרייה היו קטנות ופגועות יחסית למושבות החיידקים המרוחקות מהפטרייה. הוא גילה שחומר פעיל מסוים שמייצרת הפטרייה הוא הגורם להרג החיידקים וקרא לחומר פניצילין. פלמינג פרסם את ממצאיו בשנת 1929, אך הם לא עוררו עניין בקרב הציבור ובקרב עמיתיו המדענים כאחד. פלמינג עבד לבדו, חסר את הציוד הדרוש לביצוע מחקרים בסדר הגודל הנדרש, ומלבד זאת לא הצליח לבודד את הפניצילין ולהפיק תמיסה טהורה ודומה, משום שבלתי אפשרי היה לייצר את הפטרייה בכמויות משמעותיות. הוא חדל לעבוד עם הפניצילין בשנת 1934. עשר שנים לאחר גילוי הפניצילין על ידי פלמינג החל הווארד פלורי (Florey) להתעניין בנושא המחקר האנטיביוטי, ובמהלך חיפושיו אחר מאמרים בנושא נתקל בזה של פלמינג והתעניינותו בנושא התעוררה. פלורי החל לחקור את הפנצילין יחד עם ארנסט בוריס צ'יין (Chain) ועבד במעבדה מצוידת וממומנת היטב. צ'יין הצליח לייצר לבסוף תמצית מזוקקת של פניצילין והחל להתנסות איתה. צ'יין ופלורי החלו במהרה לנסות את האנטיביוטיקה על יצורים חיים והזריקו את הפניצילין הטהור לגופן של חיות מעבדה. הניסויים הוכתרו בהצלחה ולחיות לא נגרם שום נזק. פלורי וצ'יין הוכיחו כי לפניצילין אכן יש פוטנציאל כתרופה אנטיביוטית אך היה להם בעיה להפיק אותו. גילוי הפניצילין נחשב למהפכה בתולדות הרפואה, ופלמניג זכה בפרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה בשנת 1945.
  • 1928 - יסוד הציטופתולוגיה על ידי הרופא היווני גאורגיוס פאפאניקולאו. זהו ענף של פתולוגיה, העוסק באבחון מעבדתי של מחלות ברמה התאית- כלומר בדגימות של תאים חופשיים או בשברי רקמות, בניגוד להיסטופתולוגיה, החוקרת ברמת הרקמה השלמה. ציטופתולוגיה משמשת לצורך אבחון וחקר מחלות בהן מעורבים מגוון רחב של איברים בגוף, לעיתים קרובות כדי לסייע באבחון של סרטן, אך גם באבחון של מספר מחלות זיהומיות ומצבים של מחלות דלקתיות. לדוגמה, יישום נפוץ של ציטופתולוגיה הוא פאפ (בדיקת משטח של צוואר הרחם), כלי סריקה ראשונית המשמש לזיהוי נגעים טרום סרטניים בצוואר הרחם אשר עלולים להוביל לסרטן צוואר הרחם. [2] [3]
  • 1935 - הסולפה (סולפונאמיד)- התרופה האנטיביוטית הראשונה שנכנסה לשימוש מסחרי ורפואי. בתחילת מלחמת העולם השנייה נעשה שימוש נרחב בסולפה, ובפעם הראשונה בהיסטוריה האנושית הייתה אפשרות לטפל ביעילות בפצעים פתוחים. ערכות עזרה ראשונה, שחולקו לכל חיילי הצבא האמריקאי, הכילו סולפה בצורת גלולות ואבקה.‏[2]
  • 1936 עד 1947 - הסינתזה האבולוציונית המודרנית - הסינתזה איחדה בין חוקי התורשה של מנדל לבין עקרונות הברירה הטבעית והאבולוציה ההדרגתית. הסינתזה הסבירה כיצד מקרואבולוציה, שקיומה נצפה גם בטבע וגם במחקרים פלאונטולוגיים, מתאפשרת בהינתן מיקרואבולוציה (שינוי ברמה המולקולרית, חקר הורשתם של גנים במרוצת הדורות, ויחסי הגומלין בין גנים באוכלוסיות נתונות).
  • 1942 - שימוש מסחרי ראשון בפניצילין, וסטרפטומיצין ב-1943. עם התפתחות מלחמת העולם השנייה באירופה, הפך הפניצילין למוצר יקר ערך עד מאוד, ואומרים כי היה שווה פי כמה ממשקלו בזהב. מדענים החלו להקרין על התרבית קרני X וקרני UV וגרמו למוטציות בתא אשר הובילו לבסוף לפטרייה המייצרת פניצילין במדד של פי אלף מהמקורית. דרכי ייצור חדשות ומועילות יותר נמצאו ונסללה דרכו של הפניצילין לשימוש ציבורי רחב היקף.
מודל מולקולרי של הסליל הכפול של הדי.אן.אי.
  • 1953 - גילוי מבנה ה-DNA על ידי פרנסיס קריק ו-ג'יימס ווטסון, תודות לעבודתה של רוזלינד פרנקלין. ה-DNA היא מולקולת ענק (פולימר) של חומצת גרעין המכילה את כל המידע התורשתי לבנייתם של כל החלבונים בתא, בכל האורגניזמים הידועים, החל מחיידקים ועד לבני אדם, ואף בחלק מהנגיפים. שנים רבות נזקף הגילוי לזכות המדענים ווטסון וקריק. השניים אף זכו בפרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה על הגילוי בשנת 1962. בדיעבד התברר שהגילוי שלהם התבסס, במידה רבה, על עבודתה של רוזלינד פרנקלין, עמיתתו של וילקנס, שנפטרה לפני מתן הפרס. גילוי מבנה הסליל הכפול עם בסיסים משלימים הוביל גם לדרך שבה מולקולת DNA משתכפלת, על ידי הפרדת שני הסלילים ובניית המשלימים להם, ותהליך השעתוק בו מולקולת RNA מיוצרת לפי התבנית של ה-DNA (ולאחר מכן מתורגמת לחלבון). הבנות אלו העניקו תנופה משמעותית לתחום הביולוגיה המולקולרית ונחשב לאחד ההישגים הגדולים של המדע במאה העשרים.
  • 1955 - יונה סאלק מפתח את החיסון נגד פוליו - שיתוק ילדים. נגיף הפוליו התקיים במשך אלפי שנים כפתוגן אנדמי עד 1880, כאשר התחוללו באירופה מגיפות גדולות; זמן קצר לאחר מכן מגיפות הופיעו גם בארצות הברית. הסיבה לכך שפוליו היה עד אז מחלה לא מאד מסוכנת קשורה באופן אירוני להיגיינה. עד המאה ה-19 רוב האנשים חלו בנגיף בהיותם תינוקות ולכן לקו בתסמינים פחות מסוכנים. ההיגיינה שהתפתחה במהלך המאה ה-19 הפחיתה תחלואה במחלות רבות, אבל גרמה להדבקה מאוחרת יותר בפוליו עם תסמינים מסוכנים יותר. ב-1910 חלק ניכר מהעולם חווה גידול ניכר במספר מקרי הפוליו ומגיפות פוליו היו לאירוע שכיח, בעיקר בערים במהלך חודשי הקיץ. מגיפות אלו - שהותירו אלפי ילדים ומבוגרים משותקים, כולל אנשים שנאלצו לחיות ב"ריאת ברזל" - הניעו מדענים במירוץ לפיתוח חיסון למחלה. החדשות על החיסון הוכרזו בחגיגיות בערוצי הרדיו והטלוויזיה, וברחבי ארצות הברית פרצו חגיגות ספונטניות. כבר למחרת היום פוליטיקאים רבים שגרו לסאלק מדליות וכרטיסי ברכה והזמינו אותו לטקסי הוקרה. סאלק החליט שלא לרשום פטנט על החיסון שלו אלא לשחרר אותו לנחלת הכלל. החיסון הופץ במהירות ברחבי ארצות הברית ולאחר מכן ברחבי העולם כולו. במהלך העשורים הבאים, מוגרה מחלת הפוליו בשיטתיות ברחבי העולם, למעט מספר מדינות שהתנגדו לחיסון, כגון ניגריה והודו.
  • החוקרים הצרפתים ז'אק מונו ופרנסואה ז'קוב, חוקרים את הנושא של בקרת ביטוי הגנים באופרון, דבר שהוא דוגמה ראשונה למנגנון לבקרת שעתוק בתא. השעתוק הוא תהליך בביולוגיה של התא, שבו האנזים RNA פולימראז משתמש במולקולות ה-DNA כדי ליצור מולקולות RNA. לאחר תהליך השעתוק מתקיים תהליך התרגום, שבו ריבוזומים מקבלים מולקולות של RNA שליח (mRNA) ומסנתזים אותן לחלבונים. מונו הציע את קיומה של מולקולת ה-mRNA. בשנת 1966 זכו ז'ק מונו, פרנסואה ז'קוב, אנדרה לווף בפרס נובל לרפואה על גילוי mRNA, ריבוזומים והגנים השולטים על ביטוי גנים אחרים.
  • 1959 - ג'רלד אדלמן [4] ו- רודני ר. פורטר מגלים בעבודה נפרדת את המבנה הכימי של מולקולת הנוגדן. הנוגדנים מנטרלים גורמים מסוכנים שחודרים לדם כמו וירוסים. החוקרים השתמשו בשיטות כימיות שונות כדי לחלק את הנוגדנים לחלקים קטנים יותר ומיפו את ההשפעות הביולוגיות שלהם. הנוגדנים בנויים משתי שרשרות פולי-פפטיד קטנות ושתיים נוספות גדולות שמייצרות יחד מבנה דמות האות -Y. על גילויים אלה זכו השניים בפרס נובל לרפואה בשנת 1972.
  • 1960 - ה-FDA מאשר את השימוש בגלולה למניעת הריון - אמצעי מניעה שנשים יכולות לקחת על דעת עצמן, בצורה קלה. דמויות מפתח בפיתוח הגלולה היו מרגרט סנגר שהייתה פעילה לזכויות נשים; גרגורי פינקוס, ביולוג עצמאי שפוטר מאוניברסיטת הארווארד בגלל המחקר השנוי במחלוקת שלו על הפריה חוץ-גופית; ג'ון רוק, רופא קתולי שניהל את המחקרים הקליניים של הגלולה ושימש מתווך מול הכנסייה הקתולית; וקתרין מקורמיק, יורשת עשירה שמימנה כמעט לבדה את המחקר. המחקר החל באפריל 1951 ללא תמיכה מצד חברות התרופות או הממסד הרפואי. בשנת 1953 פניקוס הרחיבה את הפרוייקט פי 50 בעקבות תיאור חייהן של נשים עניות שנאלצו לעבור הריונות רבים נגד רצונן. הגלולה שינתה היבטים רבים בחיי החברה לרבות היחס לזוגיות, למיניות, הקלה משמעותית של כניסת נשים לעבודות מקצועיות, שינויים של מעבר דמוגרפי ותכנון משפחה. קדם לנושא מאבק חברתי שנועד לאפשר לנשים גישה לאמצעי מניעה באופן חוקי.
  • 1963 - חוקר החקלאות נורמן בורלוג וצוותו מצליחים להגדיל בצורה משמעותית את הפריון החקלאי של חיטה במקסיקו. תחילתה של המהפכה הירוקה שהצילה מיליוני אנשים מרעב המוני אך גרמה גם להפצה של חקלאות תעשייתית שתלויה בממשאבים מתכלים ומציבה אתגרים רבים לחקלאות בת קיימא.
  • 1967 - מתפרסם הספר "הקוד הגנטי" של קרל ווסה ובו לראשונה מופיעה התאוריה של השערת עולם ה-RNA - השערה מדעית בקשר למוצא החיים. על פי ההשערה, צורות החיים הקדומות ביותר בכדור הארץ היו בנויות מ-RNA שמילא הן את תפקיד האנזימים שממלאים כיום בעיקר חלבונים והן את תפקיד החומר התורשתי שממלא היום כמעט לחלוטין ה-DNA. לפי השערה זו, כאשר ה-RNA נעטף בקרום ליפידי, נוצרו התאים החיים הראשונים. תאים אלה היו פרוקריוטים. ולטר גילברט פרסם את הספר "עולם -RNA" פורסם בשנת 1986. השערת עולם ה-RNA קיבלה חיזוק ניכר בשנת 2001 לאחר שעדה יונת פענחה את מבנה הריבוזום וחשפה כי כלל הפעילות הקטליטית הדרושה לסינתזת חלבון מתבצעת למעשה על ידי RNA ריבוזומלי. לתאוריה זו קשיים שונים כמו יציבות ה-RNA, שיש תשובות אפשרויות לחלקן.
  • 1978 - אליזבת בלקברן וג'וזף גאל, שני מדענים שעבדו באוניברסיטת ייל מפרסמים את קיומו של הטלומר. הטלומרים הם אזור הקצה של הכרומוזומים, המכילים את החומר התורשתי שבגרעין התא. לכל כרומוזום שני קצוות ולכן שני טלומרים, המיועדים בעיקר להגן עליו, בדומה לדרך בה מוגן שרוך נעל על ידי האגלט (קצוות השרוכים העשויים פלסטיק). הטלומר מאפשר הכפלה שלמה של הכרומוזום או ה-DNA, החומר התורשתי שבתוכו. בכל פעם שהכרומוזום משוכפל, לקראת חלוקת התא, האנזים המשכפל DNA פולימראז מפסיק את פעולתו כמה מאות נוקלאוטידים לפני הסוף. לולא הטלומרים, המתקצרים במקום הכרומוזום עצמו, ההתקצרות הייתה מובילה לאיבוד של מידע גנטי חיוני. הטלומרים מוארכים בין היתר על ידי האנזים טלומראז. התקצרות הטלומרים קשורה בצורה חזקה לנושא ההזדקנות (דבר שנחקר בתחילת המאה ה-21). ב-2009 הוענק פרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה, בשלושה חלקים שווים, לאליזבת בלקברן, קרול גריידר, וג'ק שוסטק על גילוי הטלומר והטלומראז הבונה אותו.
  • 1979 - ב-9 בדצמבר, הכרזה על הכחדת האבעבועות השחורות. לאחר שהוברר סופית שלא תועד אף מקרה אחד של המחלה במהלך 3 השנים הקודמות, ולא תיתכן יותר הידבקות טבעית במחלה, התכנסה בז'נבה שבשווייץ ועדה מטעם ארגון הבריאות העולמי לטקס חתימה על מגילת קלף, שעליה כתוב בחמש שפות: "אנו חברי הוועדה העולמית... מאשרים שהאבעבועות השחורות נעקרו מהעולם". כמעט מאתיים שנים לאחר שנעשה החיסון הראשון בידי אדוארד ג'נר, המליץ ארגון הבריאות העולמי על הפסקת החיסון בעולם כולו.
  • 1990 - החל פרויקט גנום האדם - פרויקט שמטרתו לקבוע את רצף הבסיסים המרכיבים את הקוד הגנטי של בני האדם ולזהות בהם אתרים פונקציונליים כגון גנים. במסגרת הפרויקט נסרקו כל הכרומוזומים של מספר בני אדם, רצפי ה-DNA שלהם תועדו ואף זוהו בהם גנים המקודדים ברצף. התוצר הסופי של הפרויקט הם מידע רצף של DNA וזיהוי אתרים מוכרים ברצף. הפרויקט האיץ בצורה ניכרת שיטות פענוח מידע גנטי והוא הסתיים בשנת 2003 שבה הסתיים מיפוי 99% מהגנום בדיוק של 99.99%. תוצרי הפרוייקט משמשים בסיס לחקירת התפקוד של גנים וחלבונים שנוצרים מהם, איתור גנים שקושרים למחלות, קשרים תורשתיים בין קבוצות בני אדם (גנטיקה של אוכלוסיות) והיסטוריה של המין האנושי (גנטיקה אבולוציונית). זהו המשך של המהפכה המיקרוביולוגית.
  • 1995 - החוקרת הישראלית עדה יונת מציגה שיטות מתקדמות לביצוע קריסטלוגרפיה בקרני X של חלבונים מורכבים ובראשם הריבוזום - מבנה תוך-תאי המצוי בתאי כלל היצורים החיים ואחראי ליצירת החלבונים בתא. בין היתר קריו-קריסטלוגרפיה - הקפאה מהירה של הגבישים בטמפרטורה של כ-185 מעלות צלזיוס מתחת לאפס, כך שעמידותם לקרינה תעלה. או השימוש בריבוזומים שמקורם בחיידק המצוי בים המלח, Haloarcula marismortui, שיציבותו נשמרה בריכוזי מלח גבוהים. שיטות אלה הראו כי חקר חלבונים בקריסטלוגרפיה בקרני X היא דבר אפשרי והחל מרוץ לחקר מבנה הריבוזום. הצטברות הידע על מבנה הריבוזום ואתרי הפעילות השונים שבו אפשרה הבנה טובה יותר של דרכי פעולתן של תרופות אנטיביוטיות קיימות, ופיתוחן של תרופות חדשות, בין היתר בגלל הבנת הבדלים בין ריבוזומים של חיידקים לבין ריבוזומים של יצורים רב תאיים כך שניתן לפתח אנטיביוטיקה שפוגעת רק בחייקדים ולא באדם. הפרסומים הראשונים בנגוע למבנה הריבוזומים ברמה המולקולרית התפרסמו בסוף 2000. בשנת 2009 קיבלו עדה יונת, תומאס סטייץ מאוניברסיטת ייל וונקטרמן רמאקרישנן מאוניברסיטת קיימברידג' פרס נובל בכימיה על מחקריהם פורצי הדרך בחקר הריבוזום.
  • 2006 - החוקר היפני שיניה יאמאנקה וקבוצת המחקר שלו ליצור תאי גזע פלוריפוטנטים מושרים (תאי induced Pluripotent Stem Cell-iPS) של עכבר, תאי גזע מושרים הם תאי גזע שמקורם מתאים שאינם תאי גזע, בדרך כלל תא סומטי בוגר ש"תוכנת" מחדש כדי לבטא גנים מסוימים. דבר זה עתיד לאפשר בעתיד הפקה קלה של תאי גזע לשימושים רפואיים רבים. ב-2007 הצליחה לראשונה קבוצת המחקר ליצור תאי גזע מפיברובלסטים אנושיים של אדם בוגר. ימאנאקה וקבוצתו גילו כי הוספת 4 פקטורי שעתוק (Myc, Oct3/4, Sox2 and Klf4) לתא בוגר יכולים ליצור תאי גזע פלוריפוטנטים. תאי גזע משמשים לשם השתלת מח עצם, שהיא בעצם השתלה של תאי גזע לצורך טיפול במחלות דם מסוימות. לרוב, כאשר יש בעיה במח העצם, וכתוצאה מכך אין התמיינות תקינה של תאי דם, מבצעים הרס של מח העצם על ידי הקרנה, ובמקומה משתילים תאי מח עצם חדשים, על מנת שיתרבו ויחליפו את הרקמה הקודמת. חוקרים מקווים לפתח בצורה דומה טיפולים בעזרת תאי גזע ממוינים למחלות אחרות, כמו מחלת אלצהיימר או מחלת פרקינסון, ובעתיד הרחוק אף להשתמש בתאים אלו לצורך שיקום מלא של רקמות שנפגעו, או אפילו להצמחת איברים מחדש. בנוסף לכך משמשים תאי גזע לחקר התפתחות העובר, לחקר מחלות גנטיות ולחקר השיבוט. מחקרים מגלים כי הודות לסגולותיו הייחודיות של הדם הטבורי (סוג של תאי גזע), ייתכן שניתן יהיה בעתיד לעשות בו שימוש נרחב יותר, למשל לתיקון וליצירת רקמות לצורך ריפוי מחלות וכתחליף (חלקי או מלא) להשתלת איברים כגון : תאי לב ושריר הלב, תאי עצב, תאי כבד ותאי לבלב מייצרי האינסולין. יחד עם הביולוג הבריטי ג'ון גרדון זכה יאמאנקה בפרס נובל לפיזיולוגיה או לרפואה לשנת 2012.
  • 2010 - רונלד דה פיניו וקבוצת מדענים נוספת גידלו במעבדתם באוניברסיטת הרווארד עכברים בעלי טלומרים קצרים. העכברים קצרי הטלומרים הראו מאפיינים רבים של זיקנה כבר בצעירותם. הקבוצה הצליחה לגרום לעכברים הללו לייצר את האנזים טלומראז המאריך את הטלומרים ולהראות כי כתוצאה מהארכת הטלומרים על ידי הטלומראז נעלמו מאפייני הזיקנה הללו. בין השאר הצליחו דה פיניו וחבריו לגרום להתחדשות תאי עצב של העכברים, לשיפור בפוריות שלהם ולהבראת איברים שנפגעו בתהליך ההזדקנות, ובהם הכבד, המעיים והטחול. זהו אחד הכיוונים בחקר הזקנה, אם כי יש חשש כי הארכת טלומרים תמנע מוות תאי מתוכנן ותיצור יותר תאים סרטניים בגוף.
  • הנדסה גנטית
  • המשך התפתחות התחום של דיכוי או העצמת מערכת החיסון ושימוש בכך כדי להלחם באלרגיה, במחלות אוטו-אימוניות או שימוש במערכת החיסון נגד גידולים סרטניים.
  • הנדסת רקמות והשתלת רקמות ואיברים.
  • פיתוחים ננו טכנולוגיים שונים כולל מצלמות בתוך המעי, רובוטים זעירים ועוד.
  • רעיונות על שיבוטים, פוסט הומניזם ושינויים אחרים של האדם.

ראו גם

לקריאה נוספת

קישורים חיצוניים

הערות שוליים

  1. ^ "ציידי החיידקים" בפרק על רובט קוך
  2. ^ David Steinert, The History of WWII Medicine, ‏04/05/02