הורסים ובונים

 

זינוקים במחירי העגבניות המתרחשים מעת לעת - בעקבות גלי חום, או מסיבות אחרות - מזכירים לתושבי הארץ עד כמה לא בטוחים מקורות המזון שלנו: כל שינוי אקלימי עלול ליצור בן רגע מחסור חמור במצרכי יסוד. גם אם נתעלם מהשפעתם של אסונות טבע, הבטחת אספקה סדירה של מזון במאה ה-21 תהיה משימה לא פשוטה: אוכלוסיית כדור-הארץ ממשיכה לגדול, אך שטח הקרקע המיועד לחקלאות נשאר קבוע למדי, מצב אשר יוביל ללא ספק למחסור במזון, שיוחמר עוד יותר בעקבות התחממות כדור-הארץ.

"המשך המהפכה הירוקה הוא חיוני ביותר", אומר פרופ' רוברט פלור מהמחלקה למדעי הצמח במכון ויצמן למדע, בהתייחסו לשיפור היבול אשר הציל את האנושות מרעב במחצית השנייה של המאה ה-20. "התאמת החקלאות לצרכים הנוכחיים של העולם היא מלחמה מתמדת. כדי לנצח בה, עלינו לפעול בתנופה, מבלי להרפות".

 

הצורך להאכיל את האנושות הוא אתגר גדול במיוחד לאור העובדה ששיעור ענק מהיבול בעולם כולו - מעל 30%, ליתר דיוק - הולך לאיבוד באופן קבוע בגלל מזיקים, מחלות ושינויים במזג האוויר. פרופ' פלור וחברי קבוצת המחקר שלו במכון ויצמן למדע מבצעים מחקר, אשר עשוי לעזור להגדיל את היבול באמצעות צמצום אחוז האבידות.  המעבדה מתמקדת בעיקר במחקר המיועד להבין - ובסופו של דבר להגביר - את מנגנוני העמידות הטבעית של הצמחים למיגוון מיפגעים.

 

באחרונה, בשיתוף עם מדענים מאוסטרליה, עשו חברי קבוצת המחקר של פרופ' פלור צעד חשוב בכיוון זה. המדענים פיענחו מתג מולקולרי השולט במנגנון חיוני לצמיחה ולהישרדות של הצמח: מנגנון אשר הורג תאים בודדים של הצמח באמצעות הפעלה של אנזימים מפרקים הקרויים פרוטאזות, אשר מחסלים חלבונים חשובים בתא. האנזימים האלה נכנסים לפעולה כאשר הצמח מנסה לעצור את התפשטות המחלה, או מנסה להוציא חומרים מזינים מעלים ישנים. אך כדי שהצמח ישרוד, חייבות הפרוטאזות לפעול בדיוק בקצב הנדרש: במהירות שתאפשר לעצור את המחלה, אך גם באיטיות מספקת, כדי שפעולת ההצלה הזאת לא תשמיד את הצמח כולו.

במחקרו החדש זיהה פרופ' פלור "קוצב" פוטנציאלי, הקובע את המהירות בה מבצעות הפרוטאזות את ה"הרס הבונה" שלהן: זוהי מולקולה השייכת למשפחת חלבונים הקרויים סרפינים (SERPINS). המולקולה, הקרויה AtSerpin1, פועלת כמו מלכודת עכברים מולקולרית: כאשר צריך להאט את ההרס, היא "לוכדת" פרוטאזה מסוימת ומשביתה את פעולתה. בדרך זו קובע AtSerpin1 את הקצב שלמות התאים בצמח. את המחקר, שתוצאותיו התפרסמו בכתב העת Journal of Biological Chemistry, ביצעו תלמידת המחקר (דאז) ד"ר נרדי למפל, ד"ר עופרה בודאי-הדריאן וד"ר אולגה דוידוב, מהמחלקה למדעי הצמח במכון ויצמן, בשיתוף עם מדענים מאוסטרליה: טום ג'וס וד"ר תומס רוברטס מאוניברסיטת מק-קווארי, וד"ר סטיבן הארוף ופרופ' פול קורמי מאוניברסיטת ניו סאות' ויילס.

 

נראה, כי ה"קוצב" המולקולרי הוא חיוני ויעיל באופן יוצא מן הכלל, שכן הוא נמצא בשימוש לפחות מיליארד שנה - סימן בטוח להצלחה אבולוציונית. ה"קוצב" מצוי גם בצמחים וגם בבעלי חיים, ואפשר לגלות את מקורותיו כבר ביצורים חד-תאיים בעלי גרעין (אבותיהם הקדמונים של הצמחים ובעלי-החיים כאחד). ביונקים, כולל בני-אדם,  מבצעות הפרוטאזות הנשלטות על-ידי הסרפינים תפקידים שונים במערכת החיסונית, בקרישת הדם ובהתפתחות העובר.

 

העובדה שבבעלי-חיים, כולל בני-אדם, נשלטות פעולות רבות של הפרוטאזות על-ידי סרפינים, ידועה כבר שנים רבות. אך המחקר הנוכחי הוא הראשון שזיהה בצמחים את הסרפין ה"קוצב" ואת הפרוטאזה שלו. המחקר נעשה בצמח הקרוי ארבידופסיס, הקרוב לצמח החרדל, שהוא מודל נוח למחקר, אך ניתוח הגנום הצמחי מראה, שהממצאים עשויים להיות רלבנטיים לכל ממלכת הצמחים. ממצאים אלה פותחים כיוון מחקר חדש, במטרה לגלות "קוצבים" נוספים, כלומר, מולקולות סרפין אחרות המבקרות את פעילותן של פרוטאזות שונות. המטרה הסופית: להבין לעומק את ההגנות הטבעיות של הצמח, אשר עשויות לעזור ליצור צמחים חזקים יותר, וכך להקטין עד למינימום את אובדן היבול.

 

פרופ' פלור מדגיש, שמדובר במטרה דחופה ביותר בעולם כולו: "ישראל יכולה להוות דוגמה לצורך העולמי בהגדלת יבולים. מספר גורמים אופייניים - צפיפות יתר של האוכלוסייה, ומחסור במים ובשטח המתאים לגידולים - הופכים את החקלאות בישראל לפגיעה במיוחד להשפעות סביבתיות".

 

כילד שגדל בברוקלין שבניו-יורק, נמשך פרופ' רוברט פלור למה שחסר בעיר הגדולה: הצמחים, הטבע, האדמה. הוא הוקסם מהתהליך שבו הצמחים משתמשים באור השמש להפקת אנרגיה ומזון, המאפשרים את קיומו של עולם החי. הציטוט הבא מדברי הרמב"ם מסכם עבורו את תרומתם של חוקרי הצמחים ל"תיקון עולם": להבין איך פועלים הצמחים, ולשפר אותם למניעת רעב ולרווחת האדם. בסוגי נתינה לנזקקים מונה הרמב"ם: "מעלה גדולה שאין למעלה ממנה - ממציא לו מלאכה, כדי לחזק את ידו עד שלא יצטרך לבריות ולא ישאל". הלכות מתנות עניים, פרק י', ספר זרעים, משנה תורה להרמב"ם.