גנטיקה / היום יפורסם הגנום של צמח הארבידופסיס תאליאנה
מאת תמרה טראובמן
אחד המבצעים המדעיים החשובים שנערכו בשנים האחרונות הגיע לסיומו: מדענים יפרסמו היום בפעם הראשונה גנום שלם של צמח. הצמח נראה כמו עשב קטן ושמו ארבידופסיס תאליאנה. בניגוד לכמה מקרובי משפחתו – הכרוב, הכרובית והברוקולי – הוא לא זכה לתשומת לב ציבורית רבה. אבל בשנים האחרונות הוא משמש את הביולוגים בהבנת כמה ממנגנוני החיים הבסיסיים ביותר בצמחים ובבעלי החיים, כולל האדם.
חלק מהמדענים השותפים בפרויקט אמרו כי פיענוח הגנום של הארבידופסיס ישפיע על האנושות יותר מפיענוח גנום האדם. זאת, משום שהוא יועיל במידה מכרעת לפיתוח גידולי יבול חדשים שיסייעו בהקלת מצוקת הרעב ותת התזונה בעולם השלישי.
הפרויקט – שנוטלים בו חלק מדענים מאוניברסיטאות באירופה, יפן וארה”ב – נמשך ארבע שנים. במהלכו זיהו המדענים את רצף יחידות הדנ”א של הצמח. יחידות הדנ”א עשויות מבסיסים כימיים, והן מסודרות לאורך הגנום בצירופים שונים. באותם צירופים של יחידות הדנ”א כתובים מתכונים לייצור חלבונים, המבצעים את כלל הפעולות הביולוגיות של האורגניזם.
“ההתלהבות הכה רבה שלנו מהשלמת הפיענוח של גנום הארבידופסיס”, אומר ד”ר דני חיימוביץ מאוניברסיטת תל אביב ואחד החלוצים בחקר הארבידופסיס בישראל, “נובעת מכך שלתגליות שאנחנו מפיקים ממנו יש השלכות ענקיות גם לכלל הביולוגיה”.
הארבידופסיס משמש בתור מה שמדענים מכנים “צמח מודל”, כלומר צמח שקל לחקור, והתגליות בו תקפות במידה משמעותית גם לגבי צמחים ובעלי חיים אחרים.
את הארבידופסיס קל לחקור כי מחזור החיים שלו מהיר והגנום שלו קטן יחסית. אבל כמעט כל הגנים שבו קיימים גם בצמחים אחרים, ולכן במקום לנסות ולזהות גנים בצמחים כמו עצי הדר – שיש להם גנומים ענקיים ולוקח להם זמן רב לצמוח – קל יותר לזהות אותם ואת תפקידם בצמח קטנטן כמו הארבידופסיס.
פרופ' יוסי שילה, מהפקולטה לרפואה ע”ש סאקלר באוניברסיטת תל אביב, אומר שלפיענוח יש השלכות ישירות על המחקר הרפואי. “בשבילי, בתור גנטיקאי של בני אדם”, הוא אומר, “הדבר הזה הוא מנוף אדיר למחקר רפואי ולקידום חקר הגנום האנושי”.
כבר קרה בעבר, שביולוגים שחקרו את הארבידופסיס, ושזיהו גנים ואיפיינו את תפקידם, סייעו לביולוגים שחקרו את הגנום האנושי לגלות שמוטציות באותם גנים אחראיות על התפתחות מחלות.
כך, למשל, גילו ד”ר חיימוביץ ועמיתיו קבוצת גנים בארבידופסיס בשם CFN האחראית על ויסות התפתחות הצמח בתגובה לחשיפה לאור. באחרונה התגלה כי קבוצת גנים זו קיימת גם בבני אדם, ורמזים חדשים מניסויים בבעלי חיים מעלים את האפשרות שגנים מהקבוצה משפיעים על תגובת גוף האדם לאור, על התפתחות סרטן ופיגור שכלי.
“מהיום, כל הגנום של הארבידופסיס זמין באינטרנט לכלל האנושות, משום שהוא פוענח על ידי מוסדות הממומנים מכספי ציבור. לדעתי, זהו ציון דרך עצום”, סבור פרופ' יוסי הירשברג, גנטיקאי בולט בתחום חקר הגנטיקה של הצומח מהאוניברסיטה העברית.
מדענים גם מעוניינים להבין איך הארבידופסיס הצליח להסתגל לכל כך הרבה סביבות אקלימיות שונות – אזורי הגידול שלו נפרשים מהקוטב הצפוני ועד קו המשווה (בארץ הוא גדל בחרמון).
הירשברג אומר שאם יצליחו החוקרים לגלות אילו גנים מקנים לארבידופסיס את עמידותו, הם יוכלו להשתילם על ידי הנדסה גנטית גם בגידולי יבול – שאיבדו בתהליך התרבותם את התכונות שהפכו אותם לעמידים – וליצור גידולים עמידים בפני מזיקים ומחלות.
במהלך הפיענוח, הופתעו הגנטיקאים לגלות שלארבידופסיס יש יותר גנים מלתולעת הנמטודה או מזבוב הפירות. “אם מביאים בחשבון שלזבוב, שהוא בעל חיים עם מוח ויכולת למידה ותנועה, יש רק כ-13,000 גנים, אז זה מדהים”, אומר פרופ' הירשברג. “זה אומר שצמחים יותר מורכבים ממה שחשבנו”.
ההסבר לכך, אומר פרופ' הירשברג, הוא שכאשר לצמחים קר, או שהם מותקפים, הם לא יכולים לקום ולברוח, ולכן במהלך האבולוציה התפתחו בהם מנגנוני הגנה ובקרה מתוחכמים. כמה מהרמזים לשינויים שאותם עבר הצמח בעברו הרחוק, עדיין קיימים בגנום שלו. עכשיו, עם השלמת פיענוח הגנום, יהיה אפשר להבין את השינויים הגנטיים שעבר הצמח, וכך להבין יותר טוב גם את האבולוציה של החיים בכדור הארץ.
“זהו היום אחד הגנומים המדויקים והשלמים ביותר שיש לנו”, אמר במסיבת עיתונאים ד”ר מייקל בוון, אחד השותפים הבריטיים בפרויקט. החוקרים עשו תהליך יסודי של מה שמכונה “פירוש” הגנום, שבו, על סמך הגנים שכבר מוכרים ובעזרת תוכנות מחשב, משערים מה מספרם הכולל של הגנים ומה תפקידם. אך עדיין נשארה הרבה עבודה לברר ולאפיין את התפקידים המדויקים של כל אחד מהגנים.
בסוף המאמר המפרט את ממצאי החוקרים – המתפרסם היום בכתב העת המדעי “Nature” – הם מציינים כי המאה העשרים החלה עם ההכרה בתגליות הנזיר הצ'כי מנדל, שחקר בגן המנזר צמחי אפונה ריחנית וגילה את עקרונות התורשה. המאה מסתיימת היום, עם חשיפת הגנום השלם של צמח מודל, הארבידופסיס.
{הופיע בעיתון הארץ, 14/12/2000}
אתר הידען היה עד סוף שנת 2002 חלק מפורטל IOL מקבוצת הארץ
