תקשורת ושאר ירקות

 

לצמחים אין מוח. הם חסרים מנגנונים עצביים המקנים יכולות של העברת תחושות, פקודות ביצוע ועיבוד מידע. אבל, למרבה ההפתעה, מה שהחל במעבדתו של פרופ' גד גלילי כמחקר שנועד להעניק לצמחים איכות תזונתית גבוהה, הביא לתגליות שמאפשרות גם הבנה טובה יותר של התפקיד שממלאות מולקולות הקשורות לתפקוד בבעלי-חיים. חילוף חומרים לקוי של המולקולות האלה, הנובע מפגם גנטי, עלול לגרום לפגיעה בתפקוד המוח.

 

גלילי מיקד את מחקרו במנגנונים הביוכימיים האחראים על ייצורה של החומצה האמינית ליזין, בצמחים. חומצה זו, המשמשת אחת מעשרים אבני הבניין הבסיסיות של החלבונים, ממלאת תפקיד חשוב בתהליכי הגדילה וההתפתחות של צמחים, ובעלי-חיים, לרבות בני-אדם, שבהםהיא חיונית גם להתפתחות העצמות. אולם, על אף חשיבותה של החומצה הזאת לבני האדם, מתברר שגוף האדם אינו מסוגל ליצור ליזין בעצמו. כך, למעשה, בני האדם תלויים באספקה חיצונית (בדרך התזונה) של ליזין. פרופ' גלילי אומר שצמחים, לרבות דגנים, מסוגלים לייצר את הליזין, אם כי בכמויות קטנות מאוד. כך נוצר מזון צמחי שהוא בדרך כלל עני בליזין, דבר שתורם להתפתחות תת-תזונה בעולם השלישי, ומדרבן תעשייה שלמה של תוספי ליזין בעולם המערבי המתועש.

 

מכאן ברורה החשיבות של הניסיונות למצוא דרכים להגברת ייצור הליזין בצמחים. קבוצת המחקר של פרופ' גלילי החלה להתחקות אחר מסלול הייצור של החומצה המבוקשת בצמחים. הם מצאו כי אנזים אחד, הקרוי DHPS, ממלא תפקיד מרכזי בתהליך ייצור הליזין. "הצמח לא מבזבז אנרגיה", אומר גלילי. "כאשר כמות הליזין בצמח מגיעה לרמה המספיקה לצרכיו שלו,הוא מעכב את פעילות האנזים DHPS בתהליך הידוע כ'עיכוב בהיזון חוזר'. כך הוא מונע בזבוז אנרגיה על יצירת כמות מיותרת, מבחינתו, של ליזין". חיידקים, כמו צמחים, מייצרים בגופם ליזין, אך הם מפעילים בקרה פחות רגישה (בהשוואה לצמחים) על פעילותו של האנזים DHPS. פרופ' גלילי וחברי קבוצת המחקר שהוא עומד בראשה הפעילו טכניקות של הנדסה גנטית כדי להשתיל בצמחים את הגן החיידקי המקודד את האנזיםDHPS . כך עלה בידיהם להגדיל במידה ניכרת את כמויות הליזין שנוצרו בצמחים שונים, כגון תפוחי אדמה, וכן בטבק ששימש למטרה זו כצמח מודל. חוקרים אחרים השתמשו באותה טכניקה בצמחים נוספים כגון סויה, תירס וליפתית.

 

מכאן ואילך הכל היה יכול להיות פשוט וטוב, אלא שחלק מהצמחים הללו הכינו לפרופ' גלילי ולעמיתיו הפתעה לא משמחת: הם החלו לפרק את הליזין העודף. מתברר שמנגנון הצטברות הליזין בצמח מורכב משני שלבים: מסלול אחד שמייצר ליזין, ומסלול שני שמפרק את הליזין העודף - שהוא רעיל לצמח - ויוצר ממנו גלוטמט. "גילינו שמסלול חילוף החומרים של הליזין בצמח הוא אחד המסלולים הביוכימיים המבוקרים ביותר הידועים כיום", אומר פרופ' גלילי. "בתנאי גידול נורמליים, הצמח שומר על רמת הליזין הדרושה לגדילה ול'עבודות הרגילות' של חילוף החומרים בתא. אולם בתנאי עקה, הצמח - שאינו יכול לגדול - עובר לפירוק מהיר של ליזין לגלוטמט, שעובר לאחר מכן תהליך 'עריכה' נוסף, שבו הוא מפורק לחומרים נוגדי-עקה". במחקר המשך הצליח פרופ' גלילי לשבט גן מרכזי במסלול הפירוק, הקרוי .LKR-SDFגן זה אחראי ליצירתו של אנזים ייחודי המווסת את מהירות פירוק הליזין, בהתאם לתנאי הסביבה.

 

ממצאי המחקרים האלה הובילו לזיהוי גן מקביל בבני אדם, המווסת את תהליכי פירוק הליזין בתאי הגוף. הגלוטמט ממלא בבני אדם תפקיד של נוירוטרנסמיטר - מתווך עצבי - הממלא תפקיד חיוני בתקשורת שבין תאי העצב במוח, ובמיוחד בתהליכי למידה וזיכרון. למעשה, הגן הזה אחראי גם לוויסות רמות הליזין בגוף האדם, ובאחרונה התברר שכאשר הוא פגום ואינו ממלא את תפקידו זה כהלכה, הוא גורם להתפתחותה של "היפרליזינמיה", חוסר איזון גנטי שיכול לגרום פיגור שכלי קשה. "התגלית שבצמחים ובבני אדם כאחת קיימים ופועלים גנים דומים האחראיים לפירוק ליזין, יוצרת הזדמנויות חשובות למחקר", אומר פרופ' גלילי. "הבנה טובה יותר של מסלולים אלו בצמחים עשויה לסייע בהבנת תפקידה של החומצה האמינית ליזין בייצור הנוירו-טרנסמיטר גלוטמט במוח האדם".

 

 

עצבים "מדברים" זה עם זה באמצעות מתווכים עצביים ("נוירוטרנסמיטרים"). העצב "המדבר מפריש מתווך עצבי למרווח הקיים בצומת ("סינפסה") שבין העצבים. כאשר המתווך העצבי נקשר לקולטן ייחודי המוצג על קרומו של תא עצב אחר, התא הזה קולט את המסר ששוגר אליו. מטבע הדברים אפשר היה לצפות שמתווכים עצביים וקולטנים ייחודיים המותאמים אליהם יימצאו רק במוחות של בעלי-חיים ובני אדם, וזה מסביר את ההתרגשות הרבה שהתחוללה בעולם המדע כאשר, לפני זמן לא רב, מדענים מאוניברסיטת ניו-יורק הודיעו שגילו בצמחים קולטנים למתווך העצבי גלוטמט. עד לאחרונה סברו מדענים  אכילת צמחים, מתעוררת בהם עייפות שלעתים מלווה בהזיות-תופעות המפחיתות את צריכת הצמחים, דבר שמחינת הצמחים מהווה מנגנון הגנה אבולוציוני יעיל ביותר. ועם זאת, הגילוי כי בצמחים ישנם קולטנים לגלוטמט עוררה רעיון מסקרן חדש: האם ייתכן שבדומה לתפקידו התקשורתי בבני-אדם, הגלוטמט משמש גם "שליח" הנושא מסרים תקשורתיים כלשהם במנגנונים הביוכמיים השונים של הצמח?