29/08/2026
הזמנה למשחק מדעי לקראת פתיחת שנת הלימודים:
חומצות הגרעין, דנ״א (DNA) ורנ״א (RNA), מוכרות לנו קודם כול כנושאות מידע גנטי, אבל הכימיה שלהן מאפשרת להן לעשות הרבה יותר מזה. בדנ״א שתי השרשרות מוחזקות זו מול זו בעזרת קשרי מימן בין זוגות בסיסים: אדנין (A) נקשר לתימין (T), וגואנין (G) לציטוזין (C). ברנ״א התימין מוחלף באורציל (U), ולכן A נקשר בדרך כלל ל-U, ואילו G ל-C.
בניגוד לדנ״א הדו-גדילי, מולקולת רנ״א היא בדרך כלל שרשרת יחידה. רנ״א שליח (mRNA), למשל, נוצר בתהליך התעתוק על פי רצף של אחד מגדילי הדנ״א, ובהמשך משמש להעברת המידע הדרוש לבניית חלבון אל הריבוזום. אבל שרשרת רנ״א יכולה גם להיקשר לעצמה: אזורים שונים באותה מולקולה עשויים להיות משלימים זה לזה, ליצור ביניהם קשרי מימן ולגרום לשרשרת להתקפל. כך נוצרים גבעולים, לולאות ומבנים תלת ממדיים מורכבים.
לקיפול הזה יש חשיבות עצומה. כיום אנחנו יודעים שרנ״א הוא הרבה יותר משליח המעביר מידע מהדנ״א אל הריבוזום. מולקולות רנ״א קטנות משתתפות בבקרה על ביטוי גנים ובתהליכים תאיים רבים נוספים. יש מולקולות רנ״א שמסוגלות לזהות ולהיקשר למולקולות אחרות, ויש אפילו מולקולות רנ״א בעלות פעילות קטליטית, כלומר כאלה שמסוגלות לזרז תגובות כימיות. במקרים רבים, מה שמולקולת הרנ״א יכולה לעשות תלוי בצורה שבה היא מתקפלת.
ומכאן מגיעה שאלה מסקרנת: אם המבנה חשוב כל כך לתפקוד, האם אפשר להפוך את הבעיה? במקום לקחת רצף ולשאול לאיזו צורה הוא יתקפל, לבחור קודם את הצורה שאנחנו רוצים, ואז למצוא את רצף הבסיסים שיתקפל אליה?
מחקר חדש שהתפרסם בסוף השבוע בכתב העת Science, ואף זכה להופיע על שער כתב העת, מראה עד כמה התקדמנו בדרך לשם. החוקרים התמקדו במבני רנ״א מורכבים הנקראים pseudoknots, קשרים מדומים. במבנים כאלה בסיסים שנמצאים בתוך לולאה אחת יוצרים קשרים עם אזור מרוחק יותר באותה מולקולה. מתקבל דפוס קיפול מורכב במיוחד, שקשה גם לחזות וגם לתכנן.
וכאן נכנס לתמונה משחק מחשב יוצא דופן בשם Eterna.
Eterna הוא פרויקט של מדע אזרחי שבו אנשים מכל העולם מנסים לפתור חידות של קיפול רנ״א. השחקנים מקבלים מבנה רצוי ומשנים את רצף A, U, G ו-C בניסיון לגרום למולקולה להתקפל בדיוק לצורה הזאת. לא חייבים להיות חוקרי רנ״א כדי להשתתף. מתחילים מחידות פשוטות, לומדים בהדרגה את כללי הקיפול, ובהמשך אפשר להתמודד גם עם בעיות מחקר אמיתיות.
וזה אינו רק משחק הדמיה. עיצובים של שחקני Eterna נבחרים לבדיקה, מולקולות הרנ״א מיוצרות במעבדה, והחוקרים בודקים כיצד הן באמת התקפלו. התוצאות חוזרות אל קהילת השחקנים ומשמשות לשיפור העיצובים וגם לפיתוח מודלים חישוביים טובים יותר.
במחקר החדש הוצבו 57 מבני pseudoknot כאתגר. שחקני Eterna מנוסים התמודדו איתם לצד שיטות המבוססות על בינה מלאכותית ולמידה עמוקה. והתוצאה מעניינת במיוחד: שיטות הבינה המלאכותית כבר הצליחו להגיע לרמת ביצועים דומה לזו של מתכנני הרנ״א האנושיים המנוסים.
אבל החוקרים לא הסתפקו בכך שהמחשב אמר שהרצף אמור לעבוד. מולקולות שנבחרו אכן נוצרו במעבדה ונבדקו בשיטות ניסוייות, ובהן מיפוי כימי של המבנה, שינויים מכוונים ברצף, ובחלק מהמקרים גם מיקרוסקופיית אלקטרונים בטמפרטורות נמוכות מאוד (קריוגניות), cryo-EM. המולקולות שתוכננו אכן יצרו את המבנים הרצויים.
ואפילו הייתה הפתעה: כמה מהמולקולות יצרו מבנים תלת ממדיים מסודרים שכללו אינטראקציות מורכבות שהאלגוריתם כלל לא תכנן במפורש. החוקרים תכננו בעיקר את דפוס זיווגי הבסיסים, והכימיה של המולקולה השלימה בעצמה חלק מן המבנה המרחבי המורכב.
זו עדיין לא מכונה שמבקשים ממנה בלחיצת כפתור ״רנ״א שמרפא מחלה״. המחקר עוסק קודם כול בשליטה במבנה. אבל אם נלמד לתכנן באופן אמין מולקולות רנ״א שמתקפלות כרצוננו, נפתח פתח לתכנון של מולקולות בעלות תפקידים חדשים: חיישנים מולקולריים, מערכות בקרה, מולקולות טיפוליות ואולי גם זרזי רנ״א חדשים.
ויש בסיפור הזה עוד דבר שאנחנו אוהבים במיוחד: קשה להפריד בין תרומתם של בני האדם לבין זו של הבינה המלאכותית. במשך שנים שחקני Eterna פתרו בעיות שמחשבים התקשו בהן. העיצובים שלהם נבדקו במעבדה, והנתונים שנאספו בדרך תרמו לפיתוח כלים ומודלים חישוביים חדשים. עכשיו המודלים האלה חוזרים ומתמודדים לצד בני האדם עם אותן חידות.
רוצים לנסות בעצמכם?
Eterna פתוח לכולם ואפשר לשחק בו ישירות בדפדפן. מתחילים מהבסיס, לומדים כיצד זיווג בין בסיסים גורם לרנ״א להתקפל, ובהדרגה מגיעים לחידות מורכבות יותר. וחלק מן החידות האלה קשורות למחקר אמיתי.
כי לפעמים הדרך אל חזית המחקר מתחילה במשחק.
דמיס חסאביס, ממייסדי DeepMind וכיום מנכ״ל Google DeepMind, התחיל את דרכו בעולם משחקי המחשב. ב-2024 היה בין זוכי פרס נובל בכימיה על פיתוח AlphaFold, מערכת בינה מלאכותית שחוללה מהפכה ביכולת לחזות את המבנה התלת ממדי של חלבונים.
אבל לרנ״א עדיין נשארו חידות קיפול קשות במיוחד.
אז התחילו לשחק:
https://eternagame.org/
