עלה ירוק

01.09.2004
ד"ר יובל אשד. אבולוציה צמחית
 
מה כבר אפשר ללמוד מעלה ירוק? ד"ר יובל אשד, מהמחלקה למדעי הצמח במכון ויצמן למדע, סבור שאנו יכולים ללמוד מהעלים כמה דברים חשובים בתחומי האבולוציה, חילוף החומרים ועוד. מאות אלפי מינים של צמחים מתקיימים בכדור-הארץ, כשכל אחד מהם תורםאת תרומתו למערכת החיים העולמית. "צמחים הם בין האורג-ניזמים הוותיקים ביותר ביבשות כוכב-הלכת שלנו", אומר ד"ר אשד,"אבל העלים כפי שאנחנו מכירים אותם כיום הם רק בני פחות משלוש מאות מיליון שנה. בעבר הם היו מעין בליטות צרות ומוארכות,דמויות מחט, אבל מאז הם התפתחו למבנים בעלי צורות שונות, המאפשרות להם לבצע המרה יעילה של פחמן דו-חמצני לחמצן".
 
יובל אשד גדל בקיבוץ, וחצר המשק רחבת הידיים הייתה מעבדתו המדעית הראשונה, שאיפשרה לו לגעת במלוא מובן המלה בסודות הטבע. כיום, כמדען במכון, הוא מחבק בידיו מגש של שתילים, כמו הורה גאה, ואומר: "תראו מה אפשר לגלות על העלה בתצפית פשוטה. יש בו גם סימטריה וגם אי-סימטריה. המשטחים שלו סימטריים, אך החלק העליון שונה מהחלק התחתון. החלק התחתון בדרך כלל יותר מחוספס מהחלק העליון, שהוא יותר מבריק ויותר ירוק. איך מבנה כל כך דק מפתח משטחים כל כך שונים ולמה הם כל כך שונים? תשובה אפשרית היא, שבחתך העלה, שהוא כולו בעובי 6-5 תאים, מתגלים תאים משני סוגים עיקריים, שפונים אחד כלפי השני כמו שני צבאות הנערכים זה מול זה. סוג אחד, מלבני בצורתו, בונה את המשטח העליון שלהעלה, המיועד לקלוט את אור השמש ולבצע פוטוסינתזה - הפקה של מזון (סוכרים), בסיוע אור השמש. לתאים שבמשטח התחתון יש צורה של קוביה, ותפקידם לפרק פחמן דו-חמצני ולהפריד ממנו את החמצן. תאים אלה, יחד עם ה"מנהל" שלהם - אוסף תאים הנקרא "מריסטמה" - משתפים פעולה כדי לצמוח ולבצע את התפקידים שלהם בצורה יעילה. תאים אלה תלויים זה בזה, ודפוס הגדילה שלהם מוכתב על-ידי גנים ייחודיים, ומוביל להיווצרות צורתו סופית של העלה ולהתפתחות ההבדלים שבין המשטח העליון למשטח התחתון".
 
הקשר המיוחד שבין התאים מוביל להתפתחות מנגנון אחיד ויעיל של צמיחה וגדילה, שאותו מבקשים המדענים להבין, בתקווה שאפשר יהיה לרתום אותו למטרות נוספות. מחקריו הנוכחיים של ד"ר אשד מראים, שלצמיחהרגילה של העלה נחוצים התאים משני הסוגים, מהמשטח העליון והתחתון. כשחסר אחד הסוגים (בצמחים שעברו מניפולציה גנטית), העלה לא מתפתח כראוי. עלה בעל סוג תאים אחד בלבד מקבל צורה של מחט או של סיבים. כשאין לו המשטח הסימטרי השטוח, הוא גם לא מסוגל לבצע ביעילות את תהליך הפוטוסינתזה ואינו מצליח לשחרר חמצן.
 
ד"ר אשד מתמקד במחקרו בתלות ההדדית בין התאים שבמשטחי העלה ובהשפעתם על התפתחות העלה, אך כתוצאה מהשינויים הגנטיים שהוכנסו לצמחים במהלך ניסויים אלה התקבלו כמהתוצאות בלתי-צפויות, דוגמת צמיחת הזרעים גם בתוך הפרי וגם מחוצה לו. תופעה זו נבעה מכך, שתאים שבאופן טבעי נמצאים בתוך הפרי ותומכים בצמיחת הזרעים, נמצאו בצמחים מהונדסים" גם בפנים וגם בחוץ. ד"ר אשד קרא לפרי הזה בכינוי "קנאדי", שבשפה קורגית משמעותו "מראה", כיוון שהחוץ והפנים נראו כמו תמונות מראה הדדיות.
 
ד"ר אשד סבור, שמחקר על יחסי הגומלין בין התאים שמנהלים את תהליכי הצמיחה של העלים יעזור להבנת תהליכי הצמיחה של הצמח כולו,וכן לחשיפת המנגנונים המשפיעים על התפתחות הבדלים בגודל, בצבע ובמורכבות. הבנה כזאת עשויה לקדם, בעתיד, את יכולתנו לשלוט ולכוון את צמיחת הצמחים לכיוונים רצויים, ואף להבין תהליכי התפתחות של רקמות באורגניזמים שונים, לרבות בעלי-חיים ובני-אדם.

 

גן קטן גדול

בשנים האחרונות גילו המדענים, שבנוסף לגנים הרגילים המקודדים חלבונים, קיימים בגנומים של בעלי-חיים וצמחים רבים גם גנים היוצרים "מיקרו RNA" שאורכם מסתכם ב21- "אותיות גנטיות" (נוקליאוטידים) בלבד. מקטעי המיקרו RNA הללו מבקרים את פעולתם של הגנים הרגילים. ד"ר אשד וחברי קבוצת המחקר שהוא עומד בראשה חוקרים את מקטעי המיקרו RNA המצויים בצמחים. במחקרים אלה עלה בידם לגלות קבוצה של תשעה מקטעים כאלה המיוצרים בתאים שבצדו התחתון של העלה.
 
כאשר תאים שבהם מתבטאים גנים האופייניים לצדו העליון של העלה חודרים לצדו התחתון של העלה, נכנסים מקטעי המיקרו RNA המבקרים לפעולה, ומונעים את היווצרותם של "תאים עליונים" ברקמה שמרכיבה את צדו התחתון של העלה.
 
בטבע נוצרים מקטעי המיקרו RNA כאשר מקטע גנטי מסוים מייצר מולקולת RNA ארוכה יחסית, שנחתכת בתהליך מתמשך עד להיווצרותם של המקטעים הזעירים בני 21 הנוקליאוטידים. ד"ר אשד וחברי קבוצת המחקר שלו הצליחו לייצר אותם מקטעי מיקרו RNA באמצעות החדרת המקטע הגנטי המקודד את מולקולת ה-RNA הארוכה יחסית לתוך המאגר הגנטי של רקמות שונות בצמחים שונים. מכאן ואילך, הטבע כבר עושה את שלו, מפעיל את "מערכת החיתוך", ויוצר את המקטעים הקצרצרים של המיקרו RNA.
 
היכולת "להדליק" ו"לכבות" מקטעים בודדים המבקרים את הגנים הקובעים את תכונות הצד העליון של העלה, מעניקה למדענים יכולת לבצע בצמח מניפולציות עדינות ומדויקות,ולבחון את תוצאותיהן.
 

אישי

יובל אשד החל את לימודיו באוניברסיטה העברית בירושלים ב1986-, וקיבל את התואר הראשון שלו במדעי הצמח ב1989-, בהצטיינות, ואת הדוקטורט בגנטיקה ב1996-. בשנת 2001 סיים מחקר בתר-דוקטוריאלי בהנחיית פרופ' ג'ון באומן באוניברסיטת קליפורניה. הוא זכה בכמה פרסים ואותות הוקרה, כולל מילגתBARD לביצוע מחקר בתר-דוקטוריאלי (1996), מילגת אלון לחוקר צעיר (2001), ופרס המחקר על-שם סר צ'ארלס קלור לחוקר במדע ניסיוני (2001). ד"ר אשד נשוי לרוית, ואב לנועם, בת 13, ולרועי, בן תשע.

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם