זוכי פרס וולף לחקלאות 2014: החזרת גנים שאבדו מחיות בר לחיות מבויתות ומצמחי בר לצמחים מבויתים חיוני לשיפור אספקת המזון * השניים הם חלק מתשעת הזוכים שקיבלו את הפרס מנשיא המדינה

לדברי פרופ’ חורחה דובכובסקי מאונברסיטת קליפורניה בדיוויס ופרופ’ לייף אנדרסון מאוניברסיטת אופסלה בשבדיה שחקרו את הגנום של הצמחים ובעלי החיים המבויתים (בהתאמה): במשך עשרת אלפי שנות אבולוציה התאמנו את הצמחים ובעלי החיים המבויתים לצרכינו

פרופ’ חורחה דובכובסקי מאונברסיטת קליפורניה בדיוויס ופרופ’ לייף אנדרסון מאוניברסיטת אופסלה בשבדיה זכו בפרס וולף לחקלאות לשנת 2014 על תרומתם פורצת הדרך בחקר מדעי הצמח ובעלי החיים באמצעות שימוש בטכנולוגיות מתקדמות בחקר הגנום. החוקרים הציגו את המחקרים שזיכו אותם בפרס בכנס שהתקיים ביום חמישי האחרון בכנסת. השניים קיבלו אתמול (א’) את הפרס מנשיא המדינה יחד עם הזוכים בחמשת התחומים אחרים.
אנדרסון זכה בפרס על פריצת דרך בחקר בעלי חיים מבויתים תוך שימוש באמצעים שפותחו עבור פרויקט הגנום. “במשך 10,000 שנה שינינו את בעלי החיים וסיגלנו אותם לסביבות זרות להם. במשך מרבית השנים הללו חיינו בקרבת בעלי החיים שבייתנו, אך בדור האחרון איבדנו את הקשר הזה.”
אנדרסון אומר כי הכלאות שנעשו לאורך השנים גרמו להבדלים בתוך אוכלוסיות של בעלי חיים מאותו מין. דוגמה לכך היא שיש הרבה יותר מאשר זן אחד של תרנגולת הבית, ויש ביניהם הבדלים גנטיים. “אחד מעמיתי ערך ניסוי כזה וגידל תרנגולות, כאשר בכל דור הוא ברר אותן לפי הגודל והפריד בין התרנגולות הגדולות ביותר והקטנות ביותר. כך נוצרו שתי אוכלוסיות. כאשר השתמשנו במערכות שפותחו עבור פרויקט הגנום האנושי, ראינו מהם ההבדלים הגנטיים בין שתי האוכלוסיות.”
“במעבדה שלי אנו חוקרים את כל בעלי החיים המבויתים (פרות, תרנגולות, חזירים, כבשים, סוסים וכן חיות מחמד) והצלחנו לבצע מחקרים המבוססים על מיפוי גנטי כמעט בכולם. מטרות המחקר הן לזהות את הגנים ואת המוטציות המתחוללות בהן ואשר גורמות להבדלים המתבטאים במגוון העצום של בעלי החיים ואנחנו מתכוונים לפתח ידע חדש לגבי המנגנונים הביולוגיים, שיספק לנו כלים הניתנים ליישום בגידול בעלי חיים. מטרה נוספת היא לקבל מידע חדש על בני האדם, משום שגנים רבים משותפים או דומים בין בני האדם ובעלי החיים.”
“כבר בתחילת עידן חקר הגנום, ב-1989 החלטתי לנסות לראות מה קורה בעולם החי וחקרתי כיצד ניתן לשנות את חזיר הבר ולהפוך אותו למבוית. עשינו הכלאה ויצרנו חיה היברידית המאופיינת בתערובת של הגנים שהיו שונים בין החיות. החזירים המוכלאים היו בעלי שרירים חזקים יותר ותכולת שומן נמוכה יותר, בזכות גן הקשור לפעילות האינסולין ולקצב הלב. גילינו את החלבון המקשר ברצף של אותם גנים, ומצאנו שהוא קיים גם אצל בני אדם. גילינו למעשה מנגנון חדש המווסת את קצב הלב אצל בני אדם.”

“זה אולי הניסוי החשוב ביותר בקריירה המדעית שלי בו השתמשנו בגנטיקה כדי להראות מדוע השוני כל כך חשוב. לאחר שהשווינו בין הרצפים ראינו שהרצף של חזיר הבר יכול לקשור את החלבון ZBED6 וחזיר הבית לא יכול. באמצעות השוואה לבעלי חיים אחרים הראינו שהרצף הזה נכנס אל תוך הגנום לפני 200 מיליון שנה ובמשך מיליוני שנה הגן נעלם אצל כמה מבעלי החיים. החלבון מאוד מרוכז והוא נמצא בשליות של כל היונקים ולכן הסקנו שהגנום שינה את הבחירה הטבעית של הגוף והסיר אותו אצל אותם בעלי חיים.”
“מצאנו עכברים שאין להם הגן הזה וכך חזרנו למעשה למצב של לפני 200 מיליון שנה, ואנו חוקרים מה קורה בהיעדרו של הגן. כך למעשה הראינו את הרלוונטיות של העבודה שלנו על חזירי הבר לרפואה האנושית.”

כהשלמה למחקר של אנדרסון סיפר הזוכה השני, פרופ’ חורחה דיבקובסקי מאוניברסיטת רייס בקליפורניה, ארה”ב, על הערך התזונתי של החיטה כפי שעולה ממחקר הגנום, שבצמחים הוא גדול ומגוון בהרבה מאשר בבעלי החיים.

“אנחנו מכירים היטב את החיטה. כמו בעלי החיים גם החיטה בויתה לפני 10,000 שנה, בין היתר גם באזור המזרח התיכון. היום כולם אוכלים לחם וכל שנה מגדלים בכל רחבי העולם כ-650 מיליון טון חיטה. 20% מהקלוריות שאנו צורכים מדי יום ויותר מ-20% מהחלבונים מגיעים מהחיטה. החיטה הגיעה ממקום למקום באמצעות בני אדם, וההסתגלות שלה לסביבות שונות זו מזו נעשתה באמצעות גן גמיש מאוד.”
“בדקנו רצפים רבים של הגן הזה, צריך לזכור שבחיטה יש פי 3 גנים מאשר אצל האדם. אנו יודעים שיש הרבה וריאציות של הגן. הגנום של הצמחים משתנה באופן פנטסטי, כל 5 מיליון שנה, הרבה יותר מאשר אצל בעלי חיים, ולכן קשה מאוד למדוד את המנגנון הזה ואת המוטציות שמתרחשות בו. רק לאחרונה הצלחנו לראות את הרצפים בזכות טכנולוגית ריצוף הגנום.”

“אנו חוקרים במיוחד את הגנים הגורמים לשינויים בעמידות החיטה. במיליון שנות אבולוציה נעלמו חלק מהתכונות של החיטה. את אם החיטה מצאו בישראל בשנות השישים. נטלנו את הצמח הזה וביצענו מיפוי גנטי שלו, ביחד עם חוקרים מאוניברסיטת חיפה (ובהן פרופ’ אסף דיסנפלד שהיום הוא פרופסור באוניברסיטת תל אביב). שיבטנו את הצמחים הללו כדי שנוכל לחקור אותם (הכמות המקורית הייתה קטנה). לאחר מכן, ערכנו מיפוי גנטי מקיף של עשרות אלפי צמחים, כדי למצוא מהו הגן הגורם לחיטה להפוך ללא פונקציונאלית. גילינו שאם מחליפים את הגן לגן תקין, אפשר להגדיל ב-10% את תכולת החלבון והאבץ בגלעין החיטה.”
“זה היה גן אשר שלט בתהליך מות הצמח וכאשר הצמח מת הוא חייב לשלוח את כל המינרלים חזרה בצורה מאורגנת אל הגרעין ומשם אל האדמה. אם מוציאים את הגן מעכבים את מות הצמח. הצלחנו להחדיר את הגן התקין לגרעין, והיום כבר מגדלים באופן מסחרי בארה”ב ובקנדה את החיטה המשופרת.”

פרס וולף מוענק החל משנת 1978 לאנשי מדע ולאמנים. בפרס וולף לשנת 2014 זכו תשעה מדענים מחמש מדינות. זוכי הפרס יקבלו מענק כספי בגובה של מאה אלף דולר. הזוכים בפרס:
• פרופ’ חורחה דובכובסקי (אונ׳ דייויס, ארה״ב), פרופ’ לייף אנדרסון (אונ׳ אופסלה, שוודיה) ופרופ׳ יואכים מסינג (אונ׳ פוטגרס ארה״ב) – פרס בתחום החקלאות
• פרופ’ צ’י–ווי וונג (אקדמיה סיניקה, טאיוואן) – פרס בתחום הכימיה
• פרופ’ פיטר סרנק (אונ’ פרינסטון, ארה”ב)– פרס בתחום המתמטיקה
• פרופ’ ויקטור אמברוז (אונ’ מצ’וסטס, ארה”ב) פרופ’ גארי רובקון (אונ’ הארווארד, ארה”ב) ופרופ’ נחום זוננברג (אונ’ מקגיל, קנדה) – פרס בתחום הרפואה
• מר אולאפור אליאסון (דנמרק) – פרס בתחום האמנות

שר החינוך פנה לזוכי הפרס ואמר: “היום אתם מצטרפים למשפחה מפוארת הכוללת את טובי המוחות בעולם.”

ראו גם:

• “כשאנשים יבינו שלמזון מהונדס גנטית יש תכונות טובות לבריאות, הם יעדיפו לצרוך אותו”, אומר חתן פרס וולף לחקלאות לשנת 2013 פרופ’ יואכים מסינג.