הבעיה שה DNA אינו פותר לבדו
כל תא בגוף מחזיק כמעט אותו DNA, אך תא עור, תא שריר ותא עצב פועלים אחרת ומשתתפים במבנים שונים. הגנים מספקים חלבונים וכללי תגובה, אבל אינם שרטוט פשוט שבו כתוב מיקומו של כל תא. מייקל לוין חוקר את שכבת התיאום שמאפשרת למיליוני תאים לפעול כקבוצה ולבנות אנטומיה שלמה.
במרכז המחקר עומד הביו חשמל: מתח חשמלי טבעי הנוצר על פני קרומי תאים באמצעות תעלות ומשאבות יונים. אין מדובר רק באותות המהירים של מערכת העצבים. גם תאים שאינם עצביים מייצרים הפרשי מתח, מתקשרים דרך צומתי מעבר ויוצרים רשתות בעלות מצבים חשמליים משותפים.
מפה חשמלית של הגוף
לפני שאיבר מקבל צורה, אפשר לעיתים לראות ברקמה דפוס מתח שמסמן היכן הוא עתיד להיבנות. שינוי מכוון בתעלות היונים יכול לשנות את גורל התאים ואת האנטומיה שאליה הם שואפים. בניסויים בעוברים ובבעלי חיים, צוותי מחקר השפיעו על מיקום איברים, על צמיחת רקמות ועל תגובות התחדשות באמצעות שינוי האותות החשמליים.
המידע אינו נמצא בתא בודד. הוא נוצר ברשת, בדומה לזיכרון שמוחזק בקשרים בין נוירונים. תאים קוראים את המתח של שכניהם, משווים מצב ומחליטים אם להתחלק, לנוע, להתמיין או לעצור. כך קבוצה גדולה יכולה לשמור יעד של צורה גם כאשר חלקים ממנה נפגעים.
התולעת שזוכרת שני ראשים
תולעי פלנריה מסוגלות להצמיח מחדש ראש או זנב לאחר חיתוך. במחקריו של לוין, שינוי זמני בקישור החשמלי בין התאים גרם לחלק מן התולעים להצמיח שני ראשים. לאחר מכן, גם כאשר החומר ששינה את האות החשמלי כבר לא היה נוכח, חיתוכים נוספים יצרו שוב גוף דו ראשי.
רצף ה DNA לא השתנה. מה שנשמר היה מצב של רשת ביו חשמלית, מעין זיכרון אנטומי הקובע איזו צורה נחשבת ליעד. הניסוי מדגים שהוראות בנייה יכולות להימצא לא רק בגנים אלא גם במצב הדינמי של התקשורת בין התאים.
מביולוגיה לרפואה חדשה
אם תאים הם סוכנים קטנים הפותרים בעיות בקנה מידה מקומי, אפשר לדבר איתם בשפת המטרות ולא רק לתקן כל רכיב בנפרד. במקום לבנות איבר תא אחר תא, ייתכן שבעתיד נוכל לשנות אות חשמלי שיגרום לרקמה להפעיל את יכולת הבנייה שלה בעצמה.
הכיוון הזה עשוי להשפיע על ריפוי פצעים, מומים מולדים, התחדשות איברים ושליטה בגידולים. הוא גם משנה את ההגדרה של אינטליגנציה: תכנון, זיכרון ותיקון אינם מתחילים במוח. החיים השתמשו בעקרונות האלה כבר ברמת התא, הרבה לפני הופעתה של מערכת עצבים.
החוקר מסביר את הרעיון
מייקל לוין בהרצאת TED על התוכניות החשמליות הבונות חיים