שומרי הראש

01.12.2005
ד"ר אסף אהרוני. האויב של אויבי הוא ידידי

,Oh I get by with a little help from my friends
I'm gonna try with a little help from my friends,
Yes I get by with a little help from my friends

"With a Little Help from my Friends"

גו'ן לנון, פול מקארטני ורינגו סטאר
מתוך האלבום "סרג'נט פפר"
 

כל אחד נזקק לעזרה, לפעמים, אבל לא כל אחד זוכה לקבל עזרה כזאת כאשר הוא זקוק לה. כך, למשל, צמח קטן, קרוב משפחה של החרדל שהותקף בידי מזיקים, קיבל באחרונה עזרה מכיוון בלתי-צפוי: מדענים החדירו לתוכו, בטכניקות של הנדסה גנטית, גן אחד ויחיד מצמח תות, שהיקנה לו יכולת מרשימה לגייס לעזרתו יותר חרקים "שומרי ראש", הפוגעים באויביו. זו הפעם הראשונה בעולם שהנדסה גנטית משמשת להקניית יכולת לגיוס "שומרי ראש" טבעיים. ד"ר אסף אהרוני מהמחלקה למדעי הצמח במכון ויצמן למדע, שביצע את המחקר יחד עם מדענים מהולנד, אומר כי שיטה זו מסמנת את הדרך לפיתוח דרכים חדשות, מתקדמות וידידותיות לסביבה להדברת מזיקים בחקלאות. "במקום להשתמש בכמויות גדולות של חומרי הדברה המחלחלים לקרקע ומזהמים את מי התהום, אפשר יהיה להנדס את הצמחים כדי שיזעיקו 'שומרי ראש' טבעיים שיגנו עליהם".
 
צמחים רבים מאוד בטבע מסוגלים לגייס לעזרתם "שומרי ראש", באמצעות מנגנונים המבוססים על תהליך שרשרת שמעורבים בו אנזימים רבים, ובסופו הצמח משחרר תערובת של חומרים אורגניים נדיפים שהעיקריים שבהם קרויים "טרפנים". בין יצרני ה"טרפנים" אפשר למנות צמחים כמו תירס, תפוחים, שעועית, מלפפונים, כותנה ותות. בדרך זו הם מושכים מיגוון רחב של חרקים טורפים, כגון מושית השבע ("פרת משה רבנו"), הטורפים כנימות עשבים, ודבורים טפילות המטילות את ביציהן בזחלים של חרקים מזיקים.
 
מורכבותו הרבה של מסלול הייצור והשחרור של הטרפנים יוצרת אפשרויות לשחרור סוגים שונים של טרפנים, המיועדים למשיכת חרקים לתכליות שונות, כגון האבקה, או לדחיית חרקים מזיקים. אבל מה קורה כאשר תהליך ייצור הטרפנים בצמחים אינו יעיל דיו ואינו מאפשר לצמח לגייס הגנה מספקת? האם אפשר לתקן אתהמסלול ולשלוט בעיתוי ובמיקום שבו ישוחררו החומרים ובכמותם? יכולת כזאת תשפר במידה ניכרת את יכולתם של הצמחים להתגונן מפני אויביהם. המדענים בחנו את האפשרויות האלה במודל מחקרי בצמח הקרוי ארבידופסיס תליאנה ,Arbidopsis thaliana) שהוא הצמח הראשון שהרצף המלא של הגנום שלו מופה ופוענח.
 
מדענים רבים, במקומות שונים בעולם, ניסו להפעיל את מערכת ייצור הטרפנים בצמחים שונים כשהחדירו לתאי הצמח גן המקודד לאנזים ייחודי שאחראי ליצירת הטרפנים. אך ניסויים אלה לא הניבו את התוצאות המקוות, מכיוון שהאנזים "בחר" לעבוד באיזור מסוים בתא, שבו לא נמצאו די חומרי גלם שמהם יכול היה לייצר טרפנים. כדי להתגבר על הקושי הזה החליט ד"ר אהרוני להחדיר לצמח הארבידופסיס גן אחד ויחיד מהגנום של תות שדה, שאליו חיבר מקטע שכיוון אותו לאיזור אחר בתא, שבו מצויים חומרי גלם רבים. כך יכול היה האנזים לייצר כמות גדולה בהרבה של טרפנים.
 
הצמח המהונדס הפיק את חומר האיתות המגייס את הקרדיות הטורפות בכמות העולה פי 25 על הכמות שמייצר צמח טבעי. בשלב זה החליטו המדענים לבחון את יעילות השיטה. הם שיחררו קרדיות טורפות קרוב לצמחים רגילים ולצמחים מהונדסים. התוצאה: 388 קרדיות מיהרו לצמח המהונדס ורק 197 לצמח הרגיל. מחקר זה פורסם באחרונה בכתב העת המדעי "סיינס".
 
קושי מסוים עלול להיווצר כתוצאה מכך שהצמח המהונדס משחרר חומרי איתות כימיים ללא הרף, כך שהוא זועק "זאב, זאב" גם כאשר הוא אינו מותקף. כתוצאה מכך, במשך הזמן הקרדיות הטורפות עלולות "להתאכזב" לעיתים, דבר שיפגע במידת ה"אמון" שלהן באיתות של הצמח. כדי למנוע את המצב הלא רצוי הזה שואפים עכשיו המדענים להנדס צמחים שבהם אפשר יהיה לשלוט בעיתוי הייצור של חומרי האיתות.
 
קרדית טורפת (מימין) תוקפת קרדית אוכלת צמחים. צילום: חברת קופרט מערכות ביולוגיות, הולנד

 

 

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם