מחקר בינלאומי מצא כי שני סוגי פטריות פיתחו באופן עצמאי מסלולים ביוכימיים שונים לייצור פסילוסיבין – החומר הפסיכואקטיבי שנחקר כיום כטיפול לדיכאון עמיד
מדענים גילו כי פטריות פיתחו את היכולת לייצר פסילוסיבין – החומר הפסיכואקטיבי המוכר בשם "סם הפטריות" – לא פעם אחת אלא פעמיים, ובאמצעות ערכות כלים ביוכימיות שונות לחלוטין.
מדובר במקרה נדיר של אבולוציה מתכנסת, שבו הטבע הגיע לאותו מולקולה משנה־תודעה דרך שני מסלולים נפרדים. הסיבה האמיתית שבגללה פטריות מייצרות פסילוסיבין נותרה תעלומה, אך ההשערות נעות בין הגנה מטורפים לבין תקשורת כימית בין אורגניזמים. מעבר לסקרנות האבולוציונית, התגלית מספקת גם "ארגז כלים" חדש של אנזימים שעשוי לשמש לייצור יעיל יותר של פסילוסיבין לצרכים רפואיים.
מולקולה עתיקה עם תפקיד מודרני
"זהו מחקר על ביוסינתזה של מולקולה בעלת היסטוריה ארוכה עם המין האנושי," הסביר פרופ' דירק הופמייסטר, ראש קבוצת המחקר למיקרוביולוגיה פרמצבטית באוניברסיטת פרידריך שילר יינה ובמכון ליבניץ לחקר מוצרים טבעיים וביולוגיה של זיהומים (Leibniz-HKI).
"אנחנו מתייחסים לפסילוסיבין, חומר המצוי במה שמכונה 'פטריות קסם', שגופנו ממיר לפסילוסין – תרכובת היכולה לשנות את התודעה באופן עמוק. מעבר לחוויות הפסיכדליות, פסילוסיבין נחשב גם לחומר מבטיח לטיפול בדיכאון עמיד," הוסיף הופמייסטר.
שני מסלולים אבולוציוניים לייצור פסילוסיבין
המחקר, שנערך במסגרת אשכול המצוינות "Balance of the Microverse", חשף כי פטריות פיתחו את היכולת לייצר פסילוסיבין לפחות בשתי הזדמנויות נפרדות במהלך האבולוציה. פטריות מהסוג Psilocybe משתמשות במסלול אנזימטי מוכר לייצור המולקולה, בעוד שפטריות מהסוג Inocybe (הידועות גם בשם fiber caps) עושות שימוש בערכת אנזימים אחרת לחלוטין. אף על פי שמדובר בכלים ביוכימיים שונים, שתי הקבוצות מייצרות בסופו של דבר את אותו חומר.
שני נתיבים שונים – מולקולה אחת
במילים אחרות: שני מסלולים שונים לחלוטין מובילים לאותו יעד. פטריות Psilocybe ו-Inocybe פיתחו באופן בלתי תלוי מסלולי אנזימים שונים המובילים כולם לייצור פסילוסיבין – מקרה נדיר של אבולוציה מתכנסת בתחום הביוסינתזה.
רמזים חבויים בגנומים של פטריות
טים שפר, דוקטורנט בקבוצת המחקר של הופמייסטר והמחבר הראשון של המאמר, הסביר: "זה היה כמו להסתכל על שני בתי מלאכה שונים, ובסופו של דבר לקבל את אותו מוצר. בפטריות מהסוג Inocybe מצאנו סט ייחודי של אנזימים שאין לו כל קשר לאנזימים של Psilocybe. ובכל זאת, הם כולם מבצעים את השלבים הנדרשים ליצירת פסילוסיבין."
הצוות בחן את האנזימים הללו במעבדה. באמצעות מודלים חלבוניים שנבנו על ידי הכימאי ברנהרד רופ מאוניברסיטת אינסברוק, הם אישרו כי רצף התגובות ב-Inocybe שונה מאוד מזה המוכר ב-Psilocybe. "כאן, הטבע למעשה המציא את אותה מולקולה פעילה פעמיים," הדגיש שפר.
חידה אבולוציונית: למה בכלל פטריות מייצרות פסילוסיבין?
למרות ההבנה כיצד נוצר הפסילוסיבין, השאלה מדוע פטריות מייצרות את המולקולה עדיין פתוחה. "התשובה הפשוטה היא: איננו יודעים," אמר הופמייסטר. "הטבע לא עושה דבר ללא סיבה. חייב להיות יתרון לכך שגם פטריות Psilocybe החיות על זבל או מצע עץ וגם פטריות Inocybe הגדלות ביער מייצרות את התרכובת הזו – אך איננו יודעים עדיין מהו."
השערה אפשרית היא שפסילוסיבין נועד להרתיע טורפים. פטריות Psilocybe, למשל, הופכות לכחולות כאשר נפגעות, תוצאה של שרשרת כימית המפרקת את הפסילוסיבין. ייתכן שהתגובה הכימית הזו משמשת כהגנה כימית.
פוטנציאל ביוטכנולוגי
מלבד ההיבט האבולוציוני, לגילוי יש השלכות מעשיות: "כעת, כשאנחנו מכירים אנזימים נוספים, יש לנו יותר כלים לייצור ביוטכנולוגי של פסילוסיבין," הסביר הופמייסטר.
שפר הוסיף: "אנחנו מקווים שהתוצאות שלנו יסייעו בעתיד לייצור פסילוסיבין בתעשייה באמצעות ביוריאקטורים, בלי הצורך בסינתזות כימיות מורכבות." ב-Leibniz-HKI בינה, הצוות של הופמייסטר עובד בצמוד עם יחידת הפיילוט הביולוגי, שמפתחת תהליכים לייצור מוצרים טבעיים כמו פסילוסיבין בקנה מידה תעשייתי.
אסטרטגיות חבויות של הטבע
המחקר מספק גם הצצה למסלולים הכימיים המגוונים שבהם עושים שימוש פטריות וליחסים המורכבים בינן לבין סביבתן. הוא משתלב בשאלות המרכזיות של מרכז המחקר השיתופי ChemBioSys ושל אשכול המצוינות "Balance of the Microverse" באוניברסיטת פרידריך שילר יינה, ומומן על ידי הקרן הגרמנית למחקר (DFG).
מקור:
“Dissimilar Reactions and Enzymes for Psilocybin Biosynthesis in Inocybe and Psilocybe Mushrooms”
Tim Schäfer, Fabian Haun, Bernhard Rupp, Dirk Hoffmeister
Angewandte Chemie International Edition, 21.9.2025
