הזרעים של ביל

חמישה חוקרים מאוניברסיטת מישיגן סטייט בארצות הברית הם השותפים הנוכחיים בניסוי הזרעים של ויליאם ג'יימס ביל (Beal), שהיה בוטנאי באוניברסיטה עוד כשנקראה "המכללה החקלאית של מישיגן". הניסוי שהוא פתח נמשך כבר 142 שנה ונחשב לאחד הניסויים הפעילים הארוכים בעולם.

בשנת 1879 מילא ביל 20 בקבוקים וטמן אותם באדמת הקמפוס. כל בקבוק הכיל יותר מאלף זרעים מ-21 מינים. הניסוי תוכנן כך שביל, וממשיכי דרכו אחריו, יוציאו מהאדמה בקבוק אחד כל חמש שנים, וינסו להנביט את הזרעים שבו. בפועל, תדירות הוצאת הזרעים השתנתה מחמש שנים בשנות הניסוי הראשונות, להוצאת הזרעים פעם בעשור, ואפילו פעם בעשרים שנה. בעקבות שינויים אלו החוקרים מעריכים שהניסוי ימשיך עד שנת 2100. המטרה: להבין כמה זמן זרעים יכולים להישאר רדומים בלי לאבד את היכולת לנבוט.

וכך, כל כמה שנים יוצאים האחראים על הניסוי למבצע חפירה לילי ושולים בקבוק זרעים אחד מהאדמה. לאחר מכן הם מפזרים את הזרעים על מגש הנבטה ובודקים מי מהם נובט. יש אומנם ניסויים דומים בהנבטת זרעים ישנים מאוד בתנאים מבוקרים, אך הניסוי של ביל הוא יוצא דופן בכך שהוא פעיל לאורך תקופה ארוכה מאוד, כולל נתונים מפורטים לאורך כל השנים ותנאי הניסוי בו נשארו כפי שהם כל הזמן שחלף, בלי התערבות מלאכותית נוספת של החוקרים.

זרעים בני 142 שנה. החוקר דיוויד לורי (Lowry) עם בקבוק זרעים שהוצא מהאדמה | צילום: דרק ל' טרנר, אוניברסיטת מישיגן סטייט

בנק זרעים מלאכותי

בטבע מסתתרים לא פעם בקרקע בנקי זרעים, כלומר מאגרים גדולים של זרעים שצמחי ההורים פיזרו בעבר ועדיין לא נבטו. הזרעים מחכים באדמה עד שיצוצו התנאים המתאימים לנביטתם, לא פעם אחרי חודשים רבים ואפילו שנים. ביל יצר בנק זרעים מלאכותי בתקווה להבין כמה זמן זרעים יכולים להישאר בקרקע ומה מעודד אותם לנבוט בסופו של דבר. נראה כי מטרתו המקורית הייתה לעזור לחקלאים מקומיים, שהיו מתוסכלים מריבוי העשבים השוטים בשדותיהם ורצו לדעת כמה זמן זרעי העשבים הללו יחזיקו מעמד.

המטרה הזאת הייתה ברורה והתאימה לצרכים וליכולות המדעיות של המאה ה-19. אך עם הזמן הטכנולוגיה התפתחה, והתגלו היבטים מעניינים נוספים שאפשר לחקור, מעבר לעצם ספירת הזרעים ששרדו בכל בקבוק. אפשר למשל לנסות להבין מהם הגורמים שמשפיעים על אריכות ימי הזרעים, ולחפש דרכים להנביט אפילו מינים שלא הצליחו להנביט בעבר. הממצאים יכולים לשרת אקולוגים שמנסים לעודד צמיחה של מינים מקומיים, ולהרחיק מינים פולשים, על ידי פענוח אופיו של בנק הזרעים. למשל צמחים שנמצאים בסכנת הכחדה, או שכבר נחשבו נכחדים, יכולים פתאום לנבוט מחדש מזרעים שנותרו רדומים בקרקע.

ביל יצר בנק זרעים מלאכותי המסתתר בקרקע. דיוויד לורי (שמאל) ומרג'ורי ובר (Weber) חופרים בחושך בחיפוש אחרי בקבוק זרעים | צילום: דרק ל' טרנר, אוניברסיטת מישיגן סטייט

בחלוף השנים, יותר ויותר מהזרעים הטמונים איבדו את היכולת לנבוט. מהבקבוק שהוצא בשנה האחרונה נבטו רק 11 זרעים, אך לדברי החוקרים גם ההצלחה הזאת "היא מדהימה". אחד מהם מייחד את השנה הנוכחית מקודמותיה, שכן הוא שונה משאר הנבטים, שבכל השנים האחרונות השתייכו למין אחד בלבד. העלים שלו שעירים וחדים יותר מהשאר, ונכון לעכשיו זהותו אינה ידועה.

שאר הנבטים ששרדו שייכים למין בולט אחד שהצליח לנבוט שוב ושוב: בוצין התיקן, שנקרא גם בוצין העש (Verbascum blattaria). מדובר בעשב רחב עלים בעל פרחים צהובים ששמו נגזר מהמילה הלטינית לתיקן (Blatta) וניתן לו על סמך ממצאים שהראו כי הוא דוחה תיקנים. הצמח הובא לצפון אמריקה במאה ה-19. בבקבוק שנבדק בשנת 2000, כמעט חצי מזרעיו הצליחו לנבוט, אף שהיו טמונים באדמה מעל למאה שנה. גם השנה עשרה מהזרעים שנבטו שייכים כנראה לבוצין התיקן, ששוב הוכתר למנצח בניסוי.

נובט גם אחרי 142 שנה: בוצין התיקן | צילום: דרק ל' טרנר, אוניברסיטת מישיגן סטייט

מעניין לציין שזרעי בוצין התיקן כנראה כלל לא היו אמורים להשתתף בניסוי. ביל תכנן להכניס לבקבוקים מין של בוצין שנקרא בוצין גדול (Verbascum thapsus), ואכן זרעיו נמצאו בחלק מהבקבוקים. אך בפועל הוא לא שיחק תפקיד משמעותי בניסוי וזרעיו חדלו לנבוט כבר אחרי עשרים שנה. כנראה עקב טעות בזיהוי, ביל הכניס לבקבוקים האחרונים שהכין זרעים של בוצין התיקן במקום בוצין גדול.

לבוצין יש חשיבות רבה בשימור הסביבה. בוצין התיקן אינו מין מקומי באזור מישיגן, ויכול לשמש מודל למינים פולשים אחרים. אם בנק הזרעים בטבע מכיל גם מינים כאלה, יש חשש ששטחי בר המיועדים לשימור עלולים לכלול זרעים רבים של צמחים שאינם חלק מהמגוון המקורי באזור וכך לפגוע במארג הביולוגי הטבעי.

תהליכים בלתי צפויים

הבקבוקים נאספים בחושך, אך לא מתוך מסתורין או רצון לשמור על סודיות, אלא כדי לא לחשוף את הזרעים מוקדם מדי לאור השמש, שעלול לזרז את מועד הנביטה שלהם.

נאספים בחושך כדי לא לחשוף את הזרעים לאור שמש. הוצאת בקבוק זרעים שהיה טמון באדמה | צילום: דרק ל' טרנר, אוניברסיטת מישיגן סטייט

החוקרים מספרים שככל שהזמן עובר הניסוי נהיה מעניין יותר. התגלו בו למשל תהליכים בלתי צפויים שמעודדים נביטה, כגון קירור הזרעים לצורך הדמיה של חורף, חשיפתם להורמון נביטה, קילוף הזרעים ואפילו פיזור עשן סביבם, דבר שמשפיע בעיקר על מינים שנוטים לנבוט אחרי שריפות. בשנת 2000, טיפול בקירור הוביל לנביטת זרע בודד של חלמית קטנה (Malva pusilla) שהיה הזרע הנובט היחיד שאינו של בוצין התיקן. גם השנה יינתנו טיפולים כאלה לזרעים שלא ינבטו בכוחות עצמם, במטרה לבדוק אם הם יעודדו בכל זאת נביטה.

השנה ביצעה הפוסט-דוקטורנטית מרגרט פלמינג (Fleming) ניתוח גנטי של חלק מהזרעים של מינים שלא נבטו כלל מאז שנת 1914. במאה ה-19, כשהבקבוקים נטמנו, לא היה ידוע כמעט דבר על החומר התורשתי. כעת, על סמך ניתוח החומר הגנטי חוקרים יכולים להצביע על המנגנונים האחראים להישרדות הזרעים או להתפרקותם, ולפענח עוד תהליכים שקורים בזרעים בני יותר ממאה שנה.

מבחינת החוקרים, הגיעה השעה להתחיל את ניסוי ההמשך. גם בו יטמנו בקרקע בקבוקים של זרעים בהמתנה לדורות הבאים של חוקרים. אך הפעם הם יטמינו כמות כפולה של בקבוקים, כך שכל בקבוק שני ישמש לבדיקות גנטיות. בנוסף, מטרת הניסוי תשתנה. היא תכלול אומנם את אותן שאלות בנוגע לנביטה, בנק הזרעים ותרדמת זרעים, אך הפעם השאלות הללו יופנו גם ביחס למינים של צמחי בר שלא נחשבים בהכרח עשבים שוטים, ושחשובים למגוון הגנטי.

נביטת הזרעים בהילוך מהיר: