מחקר ישראלי-קנדי רב תחומי שפורסם ב־Nature Plants מראה כי ביות החיטה לא היה אירוע חד־פעמי, אלא תהליך ממושך ורב־שלבי, שבו חיטת הבר מן הלבנט הדרומי מילאה תפקיד מרכזי.
מחקר חדש שהתפרסם בכתב העת היוקרתי Nature Plants ניתח דנ״א עתיק מגרגרי חיטה שנמצאו בישראל, ומראה שביות החיטה לא היה אירוע חד-פעמי ופשוט, אלא תהליך ארוך, מורכב, ורב-שלבי, ושלארץ ישראל היה בו תפקיד מרכזי. הממצאים שופכים אור חדש על ראשית החקלאות, על התפתחות התרבות האנושית, וגם על החשיבות של שימור דגני הבר בישראל לעתיד החקלאות.
החיטה היא הרבה יותר מעוד גידול חקלאי. במשך אלפי שנים היא הייתה אחד היסודות שאפשרו את המעבר מחיי לקטים-ציידים ליישובי קבע, משום שגידולה סיפק מקור מזון יציב, עמיד לאחסון וקל יחסית להפצה. היווצרותם של עודפי מזון שחררו חלק מן האוכלוסייה מעיסוק יומיומי בהשגת מזון בלבד, איפשרו את התפתחות המסחר, ההתמחות המקצועית וחלוקת העבודה, ובסופו של דבר גם את צמיחתן של חברות מורכבות ותרבויות גדולות. במובן הזה, החיטה לא רק הזינה בני אדם, אלא גם סייעה לעצב את המבנים הכלכליים, החברתיים והפוליטיים של העולם הקדום. גם כיום החיטה היא אחד ממקורות המזון המרכזיים בעולם ומספקת 20% מהקלוריות והחלבונים בתזונה האנושית. לכן, השאלה כיצד בויתה החיטה אינה רק שאלה מדעית על מין צמח בודד, אלא שאלה רחבה ועמוקה שנוגעת ממש לראשית החקלאות, ליכולת האנושית לייצר מזון בעודפים, וליסודות הכלכליים, החברתיים והתרבותיים שעליהם נבנתה החברה האנושית.
חיזוק ההשערה כי חיטת הבר בויתה בלבנט הדרומי
מחקר חדש זה מנסח מחדש את אחד הסיפורים המכוננים בתולדות האנושות. ממצאי המחקר מחזקים את ההשערה שלפיה חיטת הבר מן הלבנט הדרומי, ובכלל זה מאזור ארץ ישראל, מילאה תפקיד מרכזי ומוקדם בתהליך ביות החיטה ומעניקים חיזוק מחודש לכינוי שטבע אהרן אהרונסון, ״אם החיטה״. בנוסף, עולה כי ביות החיטה לא היה אירוע חד-פעמי, פשוט וליניארי שהתרחש במקום אחד, אלא תהליך ממושך, דינמי ורב-שלבי, שבמהלכו עמדו מספר הכלאות בין אוכלוסיות בר צפוניות ודרומיות שאיפשרו זרימת גנים מאוכלוסיות בר מקומיות אל קווי החיטה המבויתים, והתאמה מקומית שלהם לסביבות משתנות.
את המחקר הבין-תחומי הזה יזמו פרופ' ציון פחימה, ראש המעבדה לגנומיקה של צמחים באוניברסיטת חיפה, ופרופ' אהוד ויס, ראש המעבדה לבוטניקה ארכיאולוגית באוניברסיטת בר אילן, בשיתוף חוקרים רבים מתחומי הארכיאולוגיה, בוטניקה, אגרונומיה, השבחת צמחים, גנטיקה של חיטה, דנא עתיק, בנקי גנים, ביואינפורמטיקה, ביולוגיה החישובית, וגנומיקה של צמחים.
המחקר התבסס על ניתוח רצפי דנ״א עתיק מגרגרי חיטה בני כ-6,000 עד 3,000 שנה, שנחשפו באתרים ארכיאולוגיים בישראל, בהם מערות במדבר יהודה ומכרות הנחושת בתמנע המיוחסים לתקופת המלך שלמה.
החוקרים ערכו ניתוחים גנומיים השוואתיים בין רצפי דנא שהתקבלו מהחומר הגנטי העתיק לבין מאגר רחב של רצפים שמקורם בזני חיטת בר, וזני מורשת מבויתים של חיטת אמר (כוסמין איטלקי) וחיטת דורום, שברובם רוצפו במסגרת הפרויקט הנוכחי, כדי לשחזר חלקים מההיסטוריה האבולוציונית של החיטה המבויתת. התוצאה היא תמונה חדשה ומפורטת יותר של אחד מתהליכי הביות החשובים ביותר בתולדות האדם.
מפגש בין תחומי ידע שונים מאוד
פרופ׳ ציון פחימה, מהמחלקה לביולוגיה אבולוציונית וסביבתית והמכון לאבולוציה באוניברסיטת חיפה, מיוזמי המחקר מסביר: "אחת מנקודות העוצמה המרכזיות של המחקר הזה טמונה במפגש בין תחומי ידע שונים מאוד. זהו מחקר שנע בצומת שבין ארכיאולוגיה, בוטניקה, גנטיקה, גנומיקה, אבולוציה וחקר ראשית החקלאות. הזרעים הקדומים שנחפרו מן האדמה אינם רק שריד דומם לעבר, אלא מקור מידע גנטי, מעין קפסולת זמן, שאיפשרה לנו לשחזר תהליכים שהתרחשו לפני אלפי שנים. הממצאים מישראל מצביעים על כך שהחיטה הקדומה התגבשה בתהליך מורכב שכלל זרימת גנים בין אוכלוסיות שונות, ולעיתים מרוחקות, לפני ואחרי הביות. זו תובנה חשובה, משום שהיא מלמדת שהביות היה מבוסס על מפגש, ערבוב והכלאה בין מאגרים גנטיים שונים, תהליכים שהתרחשו לאורך נתיבי הסחר של האדם בעולם הקדום".
אחת התובנות המרכזיות במחקר נוגעת לתכונה שנחשבת לאבן דרך בביות החיטה: שיבולת שאינה מתפרקת מעצמה בעת ההבשלה. בחיטת בר, השיבולת נשברת ומתפרקת כדי להפיץ את הזרעים. אבל מבחינת בני אדם שמנסים לקצור ולאסוף גרגרים, דווקא צמח שהשיבולת שלו נשארת שלמה הוא יתרון עצום. התכונה הזאת, המכונה גם "שיבולת לא שבירה", נחשבת לאחד הסימנים המובהקים ביותר למעבר מחיטת בר לחיטה מבויתת. תכונה זו נובעת ממוטציות בדנ״א, שפוגעות בתיפקודם של שני גנים, Btr1-A ו- Btr1-B. עם הזמן הפכו המוטציות האלה למעין "חתימה מולקולרית" של תהליך הביות.
הגנים שאיפשרו את ביות החיטה
פרופ׳ אסף דיסטלפלד, ראש בית הספר למדעי החיים באוניברסיטת חיפה, וראש המעבדה לגנומיקה של דגניים, שהוביל את המחקר על גנים האחראיים להתפרקות השיבולת, מסביר: "הגנים הקשורים להתפרקות השיבולת הם מן הגנים המרכזיים שאפשרו את ביות החיטה. כל עוד השיבולת מתפרקת מעצמה, קשה מאוד לקצור ולאסוף את היבול ביעילות. ברגע שמופיעה מוטציה שמונעת את ההתפרקות הזאת, נוצר אחד התנאים הבסיסיים ביותר להתפתחות של חקלאות יעילה. לכן, כשאנחנו עוקבים אחרי הגנים האלה, אנחנו לא בוחנים רק שינוי גנטי נקודתי, אלא רגע מכריע בתהליך שבו צמח בר הופך לגידול חקלאי שמסוגל לתמוך בחברה אנושית".
יעל לב-מירום, דוקטורנטית במחלקה לביולוגיה אבולוציונית וסביבתית ובמכון לאבולוציה באוניברסיטת חיפה, בהנחייתו של פרופ' אסף דיסטלפלד, והמחברת הראשונה של המאמר, אומרת: "מה שמרגש במחקר הזה הוא היכולת להתבונן ממש לתוך שלבי הביניים של ביות החיטה. במקום לראות רק את נקודת ההתחלה, חיטת הבר, ואת נקודת הסיום, החיטה המבויתת, הצלחנו לנתח את הגנום שהשתמר בגרגרים העתיקים. הגרגרים האלה מתעדים רגע קריטי בתהליך, ומראים עד כמה הדרך אל החקלאות הייתה מורכבת, דינמית ורבת שלבים יותר מכפי שנהוג היה לחשוב עד היום".
המאמר הנוכחי מצביע על כך שהמוטציות הדרושות לשיבולת שאינה מתפרקת מעצמה הופיעו ככל הנראה בנפרד באוכלוסיות שונות של חיטת הבר, ורק בהמשך התאחדו באמצעות הכלאות גנטיות. החוקרים אף מציעים שתהליך זה התרחש יותר מפעם אחת, וכך נוצרו שושלות מבויתות שונות. בהמשך, אותן שושלות קלטו גם מקטעי דנ״א מאוכלוסיות מקומיות של חיטת בר, כנראה כחלק מהסתגלות לתנאי סביבה משתנים ושיפור ההתאמה המקומית שלהן.
מן הממצאים עולה כי הדגימות העתיקות מישראל מייצגות צורה מוקדמת של חיטה מבויתת, שיש לה קירבה גנטית בולטת לקווי חיטה שמוכרים כיום מאתיופיה, חצי האי ערב והודו. לדברי החוקרים, מדובר בחוליה חסרה ומשמעותית במסלול ההתפשטות של החיטה הקדומה מן הלבנט דרומה ומזרחה. ממצא זה מחזק את ההבנה שהחיטה לא "נולדה" במקום יחיד ונשארה בו, אלא התפשטה בהדרגה על פני מרחב גיאוגרפי רחב, יחד עם תנועת בני אדם, העברת ידע חקלאי והתפתחותן של רשתות מסחר קדומות.
אוסף הזרעים הלאומיים
פרופ׳ אהוד ויס, מהמחלקה ללימודי ארץ ישראל וארכיאולוגיה ע״ש מרטין זוס באוניברסיטת בר-אילן ואוצר אוספי הזרעים הלאומיים, הוא מהחוקרים המובילים שיזמו את המחקר. במעבדתו ניתחו את הממצא הבוטני שנחקר במחקר זה וגילו את גרגרי החיטה העתיקים בחומר הצמחי. פרופ׳ ויס מדגיש: "הייחוד במחקר הזה הוא השילוב בין שרידים בוטניים מאתרים ארכיאולוגיים בישראל לבין כלים גנומיים מתקדמים. הדנ״א שהופק מגרגרי החיטה הקדומים ממדבר יהודה ומתמנע מאפשרים לנו לבדוק שאלות יסוד על ראשית החקלאות באמצעות ראיות ישירות מן העבר. מאמר זה הוא נדבך נוסף בשיתופי הפעולה שלנו במחקרים המשלבים דנ״א בוטני ארכיאולוגי עתיק במחקרים על מאגרי גנום עכשוויים, בהוכחת חשיבותה של ארץ ישראל כמרכז ביות, ושל הממצא הבוטני הארכיאולוגי הישראלי כמשאב נדיר ועשיר במיוחד של מידע גנטי קדום. אנו עובדים כעת על שיתופי פעולה נוספים שעוסקים בצמחי מזון מבוייתים נוספים שירחיבו את ידיעותינו על העבר ויקדמו בתקווה את חקלאות העתיד".
בחפירות השתתפו ד״ר איתן קליין ואמיר גנור, רשות העתיקות; ד״ר אורי דוידוביץ וד״ר רועי פורת, האוניברסיטה העברית; ופרופ׳ ארז בן-יוסף, אוניברסיטת תל-אביב. גרגירי החיטה נחקרו במעבדה לבוטניקה ארכיאולוגית בראשות פרופ׳ אהוד ויס במחלקה ללימודי א״י וארכיאולוגיה באוניברסיטת בר אילן, והוגדרו בעזרת אוסף הזרעים הלאומי השוכן במעבדה. גרגרי החיטה העתיקים עברו תיארוך בעזרת פחמן 14. כל גרגר נחצה לשניים, מחציתו שימשה לתיארוך והחצי השני לריצוף דנא עתיק.
זני חיטת הבר והזנים המבוייתים ששימשו למחקר התקבלו מד"ר תמר קרוגמן, אוצרת בנק הגנים לדגני בר של אוניברסיטת חיפה, ד"ר רואי בן דוד ממכון וולקני, ובנקי הגנים של משרדי החקלאות בישראל ובארה"ב, ועוד. לצד הממצא הארכיאובוטני עצמו, החוקרים מדגישים גם את החשיבות ארוכת הטווח של אוספי דגני הבר למחקר ולהשבחה חקלאית. בנק הגנים לדגני בר של המכון לאבולוציה באוניברסיטת חיפה אוסף, משמר וחוקר את המאגר הגנטי הייחודי של דגני הבר בישראל, ובראשו חיטת הבר ושעורת הבר, שהם אבותיהם של כמה מגידולי המזון החשובים בעולם. מטרות הבנק הן לאסוף, לשמר ולנצל את מאגרי הגנים הייחודיים והעשירים של דגני הבר בישראל, כבסיס למחקר תיאורטי ויישומי. הבנק כולל יותר מ-18 אלף זני בר של דגני בר, ובהם יותר מ-6,000 זני בר של חיטת בר וכמעט 6,000 זנים של שעורת בר.
החשיבות של האוספים האלה חורגת משימור של צמחי בר. הם שומרים עבור הדורות הבאים וריאנטים גנטיים נדירים, שחלקם אבדו לאורך אלפי שנות ביות והשבחה, אך עשויים להיות קריטיים בעתיד לפיתוח זני חיטה עמידים יותר ליובש, חום, מחלות ותנאי סביבה משתנים. אם המחקר הנוכחי מספר את סיפור העבר של החיטה, אוספי דגני הבר הם במידה רבה גם מפתח לעתידה.
ד"ר תמר קרוגמן, אוצרת בנק הגנים לדגני בר במכון לאבולוציה, אוניברסיטת חיפה, אומרת: "אוספי דגני הבר הם לא רק ארכיון של העבר, אלא ביטוח גנטי לעתיד. בתוך האוספים האלה שמורים וריאנטים שנוצרו בטבע לאורך אלפי שנים של אבולוציה, וחלקם יכולים להיות חיוניים מאוד להשבחת חיטה בעידן של שינוי אקלים, מחסור במים ולחצי מחלות. כשאנחנו משמרים את חיטת הבר וקרוביה, אנחנו שומרים למעשה על מאגר תכונות שיכול לשרת גם את החקלאות של הדורות הבאים".
להכין את החיטה למשבר האקלים
מעבר לחשיבות ההיסטורית, למחקר יש גם משמעות עכשווית. דווקא היום, כאשר החקלאות העולמית ניצבת מול שינויי אקלים, מחלות, עומסי חום ויובש, יש ערך מיוחד להבנת המסלולים הגנטיים שבאמצעותם חיטה הצליחה להסתגל לאורך ההיסטוריה. במונחים מעשיים, אם יודעים אילו וריאנטים גנטיים תרמו בעבר ליכולת השרידות, ההתפשטות וההסתגלות של החיטה, אפשר לחשוב מחדש גם על האופן שבו משביחים זנים לחקלאות של המאה ה-21.
פרופ׳ קרטיס פוזניאק, מה-Crop Development Centre ומהמחלקה למדעי הצמח באוניברסיטת ססקצ׳ואן בקנדה, אומר: "להבנת ההיסטוריה הגנטית של החיטה יש חשיבות לא רק למחקר בסיסי, אלא גם לעתיד החקלאות. כשאנחנו מבינים אילו וריאנטים גנטיים היו חשובים בתהליכי ביות והסתגלות, אנחנו יכולים לחשוב מחדש גם על משאבים גנטיים שעשויים לסייע בהשבחת חיטה לתנאי סביבה משתנים".
בסופו של דבר, המחקר הזה מספר סיפור רחב בהרבה מסיפורו של גידול אחד. הוא מספר איך בני אדם החלו לעצב את סביבתם באמצעות בחירה בצמחים מסוימים, איך הטבע המשיך להשפיע על מה שנשמר ומה שנעלם, ואיך תהליך שנמשך דורות רבים הניח את התשתית ליישובי קבע, לעודפי מזון, למסחר ולצמיחתה של תרבות אנושית מורכבת. אם עד היום סיפור ביות החיטה הוצג לעיתים כסיפור פשוט יחסית, המחקר החדש מראה שהוא היה, ככל הנראה, תהליך עשיר, רב-מוקדי ודינמי הרבה יותר.
המאמר, שכותרתו "Ancient grains illuminate the mosaic origin of domesticated wheat", הובל על ידי יעל לב-מירום, נמרוד אשכנזי וולנטינה קלימיוק, ונערך בשיתוף חוקרים מאוניברסיטת חיפה, אוניברסיטת בר-אילן, רשות העתיקות, אוניברסיטת תל אביב, האוניברסיטה העברית, מכון וולקני, אוניברסיטת ססקצ׳ואן ומוסדות נוספים בישראל ובעולם. ההחוקרים הראשיים במאמר הם פרופ׳ ציון פחימה, פרופ׳ אהוד ויס, פרופ' אסף דיסטלפלד ופרופ׳ קרטיס פוזניאק.
עוד בנושא באתר הידען:
