למה לא לקלף עגבנייה

מדענים ממכון ויצמן יצרו מאגר מידע של חומרים אורגניים פעילים בצמחים, ופיתחו תוכנת מחשב המאפשרת את זיהוי החומרים באמצעות השוואת תוצאות ניסוי עם מאגר המידע. הם גילו, כי ניתן להפיק מצמחים שכיחים חומרים אורגניים פעילים, שעד עתה הופקו מצמחים נדירים בלבד.

הנה סיבה טובה לכך שלא כדאי לקלף את קליפת העגבנייה: דווקא בקליפה, כך גילו מדעני מכון ויצמן למדע, מצויים נוגדי-חימצון שעד כה היו מזוהים בעיקר עם קטניות וזרעים. ממצא זה הוא פרי מחקר חדש שבעזרתו התברר – הודות לפיתוחה של שיטה חדשה – כי חומרים אורגניים פעילים, אשר מזוהים עם צמחים בודדים, נפוצים בממלכת הצמחים יותר מכפי שנוטים לחשוב. הדבר נכון גם לגבי חומרים אורגניים פעילים המשמשים לייצור תרופות ותכשירי טיפוח. ממצאים אלה דווחו באחרונה בכתב-העת המדעי Nature Communications.

כל צמח מייצר בממוצע כ-15,000 חומרים אורגניים פעילים, הקרויים מטבוליטים. כדי להתמודד עם המשימה הכבירה של זיהוי מטבוליטים עיקריים בכל צמח נתון, יצרו ד”ר ניר שחף וחברי קבוצה נוספים, בראשות פרופ’ אסף אהרוני מהמחלקה למדעי הצמח והסביבה, מאגר מידע של מטבוליטים מצמחים בשם WeizMass. בהמשך פיתח ד”ר שחף תוכנת מחשב, MatchWeiz, המאפשרת לזהות מטבוליטים באמצעות השוואת תוצאות ניסוי עם מאגר המידע.

כאשר בחנו המדענים באמצעות כלים ממוחשבים אלה את המיצוי מבשר עגבניות ומקליפתן, הם הצליחו לזהות יותר מ-20 מטבוליטים בעגבנייה אשר לא זוהו מעולם בצמח זה, לרבות נוגדי-חימצון בקליפתה השייכים לקבוצת הליגנאנים. כאשר הישוו בין שלושה צמחים – העגבנייה, עדשת המים הידועה בכינוי “עשב הברווז, ואראבידופסיס (תודרנית לבנה), שהוא צמח ממשפחת המצליבים – התגלה כי קיימת חפיפה בין המטבוליטים שמכילים הצמחים, על אף שהצמחים עצמם שונים לגמרי זה מזה. כך למשל, המדענים מצאו כי הצמחים עדשת המים ואראבידופסיס מכילים כמויות קטנות של חומרים אורגניים הרוֹוְחים ברפואה האלטרנטיבית. חומרים אלה הופקו עד כה רק מצמחי המרפא זנגוויל (Zingiber officinale), גינקו דו־אונתי (Ginkgo biloba) ואורוסטכיס (Orostachys japonicus). “משמעות הדבר היא, כי ייתכן שניתן להפיק מצמחים שכיחים את החומרים שעד עתה הופקו מצמחים נדירים בלבד”, אומר פרופ’ אהרוני. “בכך נקטין את הסיכון שמטבוליטים ייחודיים ייעלמו מהעולם במקרה שיוכחדו זני צמחים נדירים”.

“WeizMassו-MatchWeiz”, מוסיף פרופ’ אהרוני, “עשויים להיות כלים בעלי עוצמה רבה בחקר חילוף החומרים של הצמחים ובזיהוי מטבוליטים בעלי פעילות ביולוגית מועילה, למשל – לצורך פיתוח תרופות עתידיות”. את המטבוליטים בצמחים מאפיינים בדרך כלל באמצעות טכנולוגיה המזהה חלקיקים על סמך היחס בין המטען לבין המסה שלהם (ספקטרומטריית מסה). אך שימוש בשיטה זו ללא עזרים נוספים הוא בעייתי, מפני שישנם מטבוליטים שאמנם המסה שלהם זהה, אך המבנה שלהם שונה, ולכן תכונותיהם שונות בתכלית זו מזו. כך למשל, המטבוליטים המאפיינים קימל או נענע הם בעלי הרכב כימי זהה, אך מבנם השונה קובע את ההבדל ביניהם. לכן, כדי לאפשר זיהוי מדויק של המטבוליטים, כוללים  WeizMass ו-MatchWeiz לא רק את נתוני המסה, אלא גם תכונות מדידות אחרות, כמו הנוסחה הכימית והאיפיונים המבניים של המטבוליטים. איפיון כזה יכול להיות, למשל, האופן שבו מתפרק כל מטבוליט למרכיבים בתנאֵי ניסוי, או האופן שבו הוא בולע קרינה אולטרה-סגולה. “בתחילת הדרך”, מספר ד”ר שחף, “בנינו את WeizMass עם מידע שקיבלנו ממקורות שונים על כ-3,500 מטבוליטים, וכעת אנחנו מרחיבים את המאגר ליותר מ-6,000 מטבוליטים. בעזרת WeizMass אנחנו מפתחים כלִי חישוב שיאפשר לקבוע את סוג הצמח על סמך הרכב המטבוליטים שלו”.

המדענים מסבירים, כי ניתן להשתמש ב-WeizMass וב-MatchWeiz לא רק לחקר החומרים בצמחים, אלא גם לחקר מערכות חיות ותהליכים ביולוגיים אחרים, כמו חילוף החומרים של בעלי חיים, כולל בני אדם.

במחקר השתתפו מדעני סגל ד”ר אילנה רוגצ’ב וד”ר סרגיי מליצקי; טכנאית המעבדה ד”ר שגית מאיר; החוקרים הבתר-דוקטוריאליים ד”ר אווה היינינג וד”ר שונינג זנג; תלמידי המחקר מאור בטט והילרי ויינר; וכן ד”ר רון ורנס מאוניברסיטת וגנינגן שבהולנד.

#מספרי מדע

על פי הערכות, כלל הצמחים בכל העולם מייצרים יותר מ-1,000,000 חומרים אורגניים פעילים.