תגלית מקרית של חוקר בטכניון עשויה לחזק את עמידות צמחי המזון נגד בצורת

פרופ' שמעון גפשטיין, נשיא המכללה האקדמית כנרת בראיון לאתר הידען: גיליתי את הגנים בצמחים שמאפשרים להם להאריך את חייהם, ולספק יותר פירות, בעלי חיי מדף ארוכים יותר. צריכת המים הנמוכה תאפשר ייצור צמחי מאכל ודלק באיזורים צחיחים ולפתור את משברי המזון, המים והאנרגיה

בדיקת צמחי מזון במעבדה. צילום: shutterstock
בדיקת צמחי מזון במעבדה. צילום: shutterstock

חוקרים בפקולטה לביולוגיה בטכניון, בראשותו של פרופסור שמעון גפשטיין, נשיא המכללה האקדמית כנרת, הצליחו להנדס גנטית צמחים אשר נכנסים ל"קיפאון" כאשר הם אינם מקבלים מים במשך תקופה מסוימת וחוזרים וממשיכים בהתפתחותם כשאספקת המים מתחדשת, זאת מבלי שנגרם לצמח נזק. פרופ' גפשטיין הגיע לתגלית במקרה, לאחר ששכח להשקות במשך שלושה שבועות צמחים שהונדסו לצורך הארכת חייהם הפוריים, והסתבר בדיעבד שאותם שינויים גנטיים גם גורמים להם לצרוך הרבה פחות מים.

בשיחה עם אתר הידען מסביר פרופ' גפשטיין, פרופ' אמריטוס בטכניון ששימש בעבר דיקן הפקולטה לביולוגיה, וכאמור החל משנה שעברה גם משמש כנשיא המכללה האקדמית כנרת,

"התחלתי את המחקר שלי בנסיון להתמודד עם תופעת ההזדקנות המהירה מדי של הצמחים חד שנתיים. כאשר שדה נעשה צהוב וקמל הדבר מעיד על הזדקנותה צמחים אבל השדה יכול היה להיות ירוק והגרעינים מלאים תקופה ארוכה יותר ואולם קיימת בטבע מעין 'תוכנה' גנטית – שברגע שהצמח נותן פרחים ופירות )זרעים) מבחינה אבולוציונית הצמח עשה את שלו והוא מזדקן. אין שום יתרון שימשיך לחיות."

"מבחינה חקלאית וכלכלית זה לא טוב כי הצמח מזדקן מוקדם מדי ולכן הנחתי שיש תוכנה גנטית שתלויה בנוכחות גנים מסוימים, שמפעילים את אותה 'תוכנת' הזדקנות. החלטתי להתערב בתהליך בדרך של הנדסה גנטית ולמנוע את פעילות הגנים האחראים להזדקנות ובכך לדחות את הזדקנות הצמח. מעבר להיבט של מתן יותר פרי, אותו תהליך אחראי גם על
חיי מדף ארוכים יותר של ירקות ופירות כי ההזדקנות מהירה
ממשיכה גם באיבר המנותק מהצמח."

האריך את נוכחות הנעורים (ציטוקינינים). "בעצם, יצרנו כאן לולאה, בדומה לתרמוסטט, בכל פעם שחלה ירידה ברמת הציטוקינינים, מופעל מנגנון המעלה שוב את רמת ההורמון שמפצה על כך שהצמח מנסה להזדקן", מסביר גפשטיין ומוסיף: "התוצאה היא שפתחנו צמח שחי יותר מפי שניים מאורך החיים של צמח רגיל. מחזור החיים הרגיל של טבק הוא ארבעה חודשים, הרי שהצמח שלנו המשיך לחיות שמונה חודשים ויותר. במהלכם הוא המשיך לשאת פרחים ופירות, בעוד שהצמח הרגיל כבר מזמן הצהיב ומת. יכולנו לראות את ההשפעה הזאת גם ברמה של חיי המדף. כשקטמנו עלים משני הצמחים, העלים של הצמח הרגיל הצהיבו כעבור שבעה ימים ונרקבו, בעוד שהעלים של הצמח המהונדס גנטית החזיקו מעמד 21 יום מבלי שראינו כל שינוי בצבע הירוק שלהם."

"במהלך הניסוי, במקרה קרתה תקלה. פשוט שכחתי להשקות את הצמחים למשך שלושה שבועות וראיתי שלצמחים האלה זה לא מפריע שלא משקים אותם. כאשר השקיתי אותם בחזרה אחרי שלושה שבועות, תקופה שבה בדרך כלל צמחים רגילים מתים, הם המשיכו להתפתח ונתנו יבול כאילו לא סבלו מיובש."

שלושה שבועות הם תקופה קריטית כאשר בשנים רבות יורד בנגב גשם בתחילת החורף, הדבר גורם להנבטת זרעי החיטה. במקרים רבים מתרחשת עצירת גשמים של מספר שבועות, דבר שגורם לחיסול השדות ולהכרזה על השנה כשנת בצורת, שנועדה לפצות את החקלאים. "למעשה עם הטכנולוגיה הזו אפשר למנוע את התופעה והצמחים יכולים לעבור אפיזודות של יובש שילכו ויתכפו יותר בכל העולם עקב שינויי האקלים הצפויים."

פרופ' שמעון גפשטיין, נשיא המכללה האקדמית כנרת
פרופ' שמעון גפשטיין, נשיא המכללה האקדמית כנרת

"כשהלכתי ונסיתי לבדוק האם הצמחים יכולים לחיות על פחות מים, כלומר בהשקיה מופחתת, הורדתי את כמות ההשקיע ב-70%, נשארתי עם שליש מכמות המים שבדרך כלל משקים והצמחים המשיכו לחיות בצורה נורמלית ללא איבוד של היבול.
לכן זה נותן לנו הצעה לפתרון לבעית מחסור המים בעולם ולחקלאות."

"אפשר יהיה לגדל צמחי מאכל במקומות שבהם לא מגדלים היום וגם לחסוך 70% מכמות המים לחקלאות. זה גם יגדיל את פוטנציאל האיזורים לחקלאות וגם נוכל להציע פתרון לפחות חלקי למשבר המזון בעולם שאנו צופים את התרחשותו."

פתרון דילמת הדלק הביולוגי

לדברי פרופ' גפשטיין, אם אכן ייושם הפתרון שהוא מציע, ניתן יהיה לחזור ולקדם פרויקטים של דלק ביולוגי שהיום גידולם בא על חשבון גידול צמחי מזון. להערכתי בתוך עשרים שנה או אף פחות, כל המכוניות יעברו לדלק ביולוגי. לא תהיה ברירה. גידול הצמחים הללו באיזורים צחיחים יפתור את אחת הדילמות הגדולות בעולם: האם כדאי לייצר צמחים לדלק על חשבון צמחי מזון."

לסיכום אומר פרופ' גפשטיין כי לתגלית חשיבות משולשת לפתרון שלושת המשברים הגדולים המאיימים עלינו: משבר המזון, משבר המים ומשבר האנרגיה.

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

12 תגובות

  1. פרופסור יקר,
    אני מעריצה את השיגיך ותגליותיך. מי יתן ותמשיך עוד שנים רבות.

  2. כמובן שממשלות ארה"ב וברזיל אינן מבינות דבר והן מקדמות את הנושא רק מתוך דחף התאבדותי.
    כמבן שתוספת השטחים המתאימים לגידול צמחים לא משנה שום דבר במשוואה של המכורים להכפשת הממשלות.
    כמובן שאי אפשר להפיק ביו דלק מאצות שמגדלים בים (לא על חשבון גידול מזון) או במכלים יעילים ביותר שאינם פוגעים בשטחי הגידול של מזון.
    כמובן שאסור בתכלית האיסור להשתמש בעלי התירס שמגדלים ולייצר מהם ביו דלק – צריך לאכול אותם או לשרוף אותם.

  3. "אני" צודק בכל ההסתיגות שלו משימוש בדלק צמחי (דלק מגידול צמחים במקום צמחי מזון). זו שיטה בזבזנית שהתקיימה זמן מה רק בגלל שממשלות תמכו בה (תמכו בה — אם על ידי סיבסוד ואם על ידי כפיית שימוש בדלק צמחי ). ההצעה שצמחים לדלק יגודלו בשטחים דלי מים לא משנה את המאזן השלילי של "גידול דלק על חשבון גידול מזון" שהרי מאזן שלילי זה ישמר גם בשטחים דלי המים (אם יפתחו צמחים חדשים שגדלים באיזורים צחיחים).

    הכנת דלק מגידול צמחים היא בזבזנית מבחינת האנרגיה המומרת אפילו אם לא היה קיים המאזן השלילי שציינתי (דלק במקום מזון). זאת משום שצמחים הם "מכונות המרת אנרגית שמש" בעלי יעילות נמוכה מאוד: רוב אנרגיית השמש שנופלת עליהם לא הופכת לאנרגיה מומרת.

    הדרכים היעילות להמרת אנרגית שמש לאנרגיות אחרות היא לא באמצעות גידול צמחים אלא המרות ישירות לאנרגיה כימית או לאנרגיה חשמלית. כרגע יש המרות כאילו אבל לא נימצאה דרך יעילה לאגירת האנרגיה המומרת. העובדה שמציעים יצירת דלק מצמחים היא רק בשום שבצמחים ישנו פתרון מן המוכן לבעיית אגירת האנרגיה: כל צמח , ובמיוחד הפחמימות שלו, מהווים מאגר אנרגיה נוח לאכסנה ולשינוע.

    כל האמור לעיל אינו בסתירה להישג (המקווה) של המחקר הנידון לגידול צמחים באיזורים בהם המים לחקלאות אינם מובטחים תמיד. אבל, כאמור, צריך להתרכז שם בגידול צמחים למזון ולא בצמחים לדלק.

  4. אכן, דברי "אני" מעצבנים (אם להיות עדין).
    קודם כל דלק ביולוגי אינו קוריוז, הוא כבר נמצא בשימוש נרחב.
    דבר שני, פוטוסינתזה היא השיטה היעילה ביותר לקליטת אנרגיה מהשמש והמרתה לאנרגיה כימית. היא התפתחה במשך מאות מיליוני שנים ורוב מה שאנחנו עושים זה לשרוף את התוצרים שלה במקרה הרע או מנסים לחכות אותה במקרה הטוב.
    זה שעדיין לא למדנו לנצל את מלוא הפוטנציאל מכל חלקי הצמח זה עניין אחר.
    דבר שלישי, האבולוציה לא פועלת למען לאדם ולכן אין לה "אינטרס" ליצור את מה שהפרופסור יצר.

  5. יהודה:
    קשה להימנע מאסוציאציה של בדיחה מקאברית שדבריך מעלים בי:
    אולי זה יעזור לאנשים שהגיעו למצב של "צמח".

    אני גם מרשה לעצמי, באותה הזדמנות, לגחך על דברי "אני" שמתעלם מן העובדה שדבריו קבלו מענה בכתבה המקורית ואינו מפגין בעצמו אלא את יוהרתו של אדם שחושב שהוא יודע הכל (יותר טוב מכולם, כולל פרופסורים המתבטאים בתחום ההתמחות שלהם)

  6. הרשו לי לגחך, העתיד בדלק ביולוגי? הרי גידול צמחיה לדלק ביולוגי היא בערך הצורה הכי פחות יעילה להפקת אנרגיה. דרושים שטחים עצומים כדי לקבל ליטר של דלק ביולוגי ואם העולם באמת יתחיל להשתמש בדלק כזה נאלץ להכחיד את כל השטחים הפתוחים שיש על כדור הארץ שלא לדבר על כמות המים העצומה שצריך כדי להשקות את זה. יש סיבה שהדלק הביולוגי נשאר בגדר קוריוז וגם כנראה יש סיבה שצמחים צריכים את כל כמות המים אחרת האבולוציה היתה כבר מפעילה לבד את המנגנון נגד התייבשות. הדבר היחיד שאני קורא בכתבה הוא יוהרת האדם שחושב שהוא יודע הכל.

  7. היה כיף אם אפשר היה לשדרג את הניסוי לבני אדם ולהכפיל את משך חייהם הפוריים.

  8. כל הכבוד לפרופסור גפשטיין ועמיתיו.
    כל-כך שמח לראות פרופסור אמריטוס בפעולה, אשר מניב תוצאות ופירות 🙂

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן