הגֵן הרעיל של העשים המהונדסים

במבחן שדה במדינת ניו יורק שבארצות הברית שוחררו לטבע עשים מהונדסים גנטית, במטרה להגביל את אוכלוסיית העשים המזיקים לחקלאות. העשים שעברו את השינוי הגנטי הם זכרים שנושאים גֵן שהורג צאצאיות ממין נקבה לפני הגעתן לבגרות.

המחקר הוא שיתוף פעולה של חוקרים מאוניברסיטת קורנל בניו יורק והחברה הבריטית אוקסיטק (Oxitec). בניסוי התמקדו בעשי כרוב (Plutella xylostella), שהזחלים שלהם פוגעים בצמחים ממשפחת המצליבים בהם כרוב, ברוקולי ולפתית, וגורמים מדי שנה נזק שנאמד בכחמישה מיליארדי דולרים לגידולים ברחבי העולם. בעיית המזיקים בחקלאות הולכת ומחריפה ככל שיותר ויותר חרקים מפתחים עמידות לחומרי הדברה כימיים.

קיימות שתי דרכים להתמודד עם מזיקים עמידים: אפשר להשפיע על המזיקים עצמם, או על הצמח שבו הם פוגעים. בעבר פותחו בהנדסה גנטית זני תירס, כותנה וגידולים נוספים, שמייצרים בעצמם חומר הדברה, למשל החלבון Bt חלבון חיידקי שרעיל לחרקים ולא משפיע על בני אדם. זני צמחים כאלה גם מאפשרים לצמצם את השימוש בחומרי הדברה כימיים, שפוגעים בסביבה. עם זאת, יש חרקים מזיקים שפיתחו עמידות גם לחלבון Bt, ובהם עש הכרוב.

נזק של מיליארדי דולרים בשנה. זחל של עש הכרוב מחסל עלה של צמח חרדל | צילום: Shutterstock

לשנות את המזיק עצמו

אם עש הכרוב פיתח עמידות לחומרי הדברה שהצמח מבטא, אולי אפשר ליצור מחדש זן של עש שאינו עמיד? התקווה היא שהזן המהונדס החדש יתחרה עם הזן העמיד וכך יצמצם את האוכלוסייה שלו. הבעיה היא שזן מוחלש יתקשה להתחרות בעשים העמידים, כך שתרומתו לצמצום הנזק ליבולים תהיה שולית. אסור גם שהוא יפתח יתרון משמעותי על העש הקיים, שמא הזן המהונדס עצמו ישתלט על הנישה האקולוגית ויהפוך לזן פולש. העש האידיאלי, אם כך, הוא כזה שיפריע לחרק המזיק להתרבות, אך לא ידחוק לחלוטין את רגליו ויהפוך לגולם שקם על יוצרו.

לעשים ששוחררו בניו יורק הוסיפו שני גֵנים בסך הכל – הראשון מביא לייצור של חלבון זרחני אדום שמאפשר לעקוב אחריהם, והשני קוטל את נקבות העש בשלב הזחל. השילוב בין שני הגֵנים יוצר מערכת יעילה שאפשר לעקוב אחריה בקלות יחסית ולוודא שהעשים המהונדסים לא יתפשטו אל מחוץ לתחומי השדה.

וחשוב מכך, גֵן שגורם למותן של הנקבות יבטיח שאוכלוסיית העשים המהונדסים לא תוכל להשתלט לגמרי על האוכלוסייה המקומית, כך ששחרורם לסביבה לא ישפיע עליה באופן קבוע. זיווג של עש מהונדס גנטית עם נקבה רגילה יגרום לכך שכל צאצאיהם הנקבות (כמחצית מהביצים) ימותו בצעירותן, ואילו הצאצאים הזכרים יעבירו את הגֵן הקטלני. בדור הבא כבר יהיו פחות נקבות שיכולות להזדווג, ועליהן יתחרו זכרים מהאוכלוסייה המקורית ומהאוכלוסייה המהונדסת גנטית.

מחזור החיים של עש הכרוב נמשך כשבועיים, כך שתוך חודשים מעטים אפשר להקטין את האוכלוסייה כולה. עם זאת, בשל כך יקטן גם שיעור הזכרים עם הגֵן הממית ולכן השפעתם על האוכלוסייה תצטמצם. בסופו של דבר האוכלוסייה תתאושש והחקלאים יצטרכו לשחרר קבוצה נוספת של זכרים מהונדסים גנטית.

מבחן השדה נועד בעיקר לוודא שהתנהגות העשים המהונדסים אינה שונה משמעותית מזו של עשים רגילים. לשם כך שוחררו בשדה מחקר אוניברסיטאי בניו יורק קבוצות של עשים זכרים מהונדסים גנטית וזכרים רגילים, בסדרה של ניסויים. החוקרים שעקבו אחריהם ראו שהעשים המהונדסים והעשים הרגילים שורדים זמן דומה מאוד בטבע, ושאין הבדל במרחק שאליו הם מגיעים מנקודת השחרור. זכרי הזן המהונדס גם מצליחים להתחרות בזכרים רגילים במאמץ להזדווג עם נקבות, כך שנראה שפיתוח הזן המהונדס הזה יכול להיות כלי חשוב בפיתוח אסטרטגיית הדברת מזיקים שתישען פחות על ריסוס חומרי הדברה ויותר על פתרונות ממוקדים וידידותיים לסביבה.

שיטות דומות של הנדסה גנטית שימשו בעבר לפיתוח יתושים מהונדסים שנועד לצמצם את אוכלוסיית היתושים נושאי המחלות. ניסויי שדה שהשתמשו ביתושים כאלה בברזיל ובמדינות נוספות הראו תוצאות מעודדות יחסית.