חוקרים ישראלים זיהו את השינויים הגנטיים שהתחוללו בצמחי חיטה במהלך ביותם, בדרך לאיתור תכונות שיאפשרו לשפר ולהגדיל את היבול

החיטה היא אחד הגידולים העיקריים עליהם נשענת הציוויליזציה האנושית. היא הייתה אחד מהצמחים הראשונים שבויתו, כבר לפני כעשרת אלפים שנה, ויחד עם התירס והאורז היא הבסיס לתזונת האדם.  כ-95 אחוז מהחיטה המגודלת כיום שייכת למין אחד, חיטת הלחם, ושאר הגידול הוא של חיטה ממין אחד נוסף, וחיטת הדורום שמהקמח שלה מייצרים פסטה.

כאשר החלו חוקרים להסתכל על הגנטיקה של חיטת הלחם התברר כי הגנום שלה גדול בצורה מבהילה. אמנם יש לה 21 זוגות כרומוזומים, לא שונה בהרבה מ-23 הזוגות שלנו, אלא שהכרומוזומים האלו מכילים פי חמישה יותר DNA, מאלו שלנו.

עם הזמן התבררה הסיבה לכך: הגנום של חיטת הלחם המודרנית עבר שורה של הכפלות. חיטת הבר, אותה "אם החיטה" שנמצאה על ידי אהרון אהרונסון, נוצרה באופן טבעי על ידי הכלאה בין שני מינים כבר לפני כמה מאות אלפי שנה. לכל אחד מהמינים היו שבעה כרומוזומים, ולחיטת הבר שנוצרה כך היו 14. זוהי החיטה שבויתה לראשונה בידי האדם, והפכה עם השנים לחיטת הדורום שאנחנו מכירים כיום.

מאוחר יותר הוכלאה החיטה המבויתת, בכוונה או באקראי, עם מין נוסף שגם הוא היה בעל שבעה כרומוזומים. התוצאה הייתה חיטת הלחם כפי שאנחנו מכירים אותה היום, עם 21 כרומוזומים גדולים במיוחד. בשל גודלה, קביעת רצף הגנים של חיטה זו הסתיים רק ב-2012.

הגנום של חיטת הדורום רוצף גם הוא, ממש לאחרונה, אך עדיין לא פורסם. עכשיו פרסמו חוקרים ישראלים ובראשם רז אבני ממעבדתו של ד"ר אסף דיסטלפלד מאוניברסיטת תל אביב, את הגנום של חיטת הבר, אותה "אם החיטה", שעדיין קיימת בטבע בישראל ובמדינות הסמוכות לה. השוואה בין הגנומים של חיטת הבר ושל חיטת הדורום התרבותית איפשרה להם לגלות מה השתנה במהלך הביות.

השינויים הגנטיים הראשונים שגילו היו הבסיס לאחת התכונות החשובות ביותר של הצמח המבוית: שיבולת הנשארת שלמה, עם הגרעינים עליה, לאורך זמן. לעומת החיטה המבוייתת, כאשר חיטת הבר מבשילה השיבולת שלה מתפרקת לחלקים קטנים, הקרויים שיבוליות, ובכל אחד מהם גרעין או כמה גרעינים. השיבוליות מתפזרות ברוח, ולבסוף נוחתות על האדמה והגרעינים נובטים.

תכונה זו מאפשרת לחיטה להפיץ את עצמה, אבל עבור החקלאי היא בעייתית מאוד. הרבה יותר קל לאסוף את גרעיני החיטה כאשר השיבולת נשארת שלמה ולא מתפרקת ומתפזרת. במהלך הביות, החקלאים אספו בעיקר את השיבולים שבשל מוטציה לא התפרקו, ונשארו שלמות ומוכנות לקציר. עם הזמן המוטציה הזו התפשטה, וכיום כל שיבולי החיטה התרבותית, חיטת הדורום וחיטת הלחם, הן בעלות שיבולים שנשארות שלמות.

קשה יותר לקצור אותה. שיבולת מתפרקת של חיטת בר | צילום: ד"ר צבי פלג, הפקולטה לחקלאות, האוניברסיטה העברית בירושליםקשה יותר לקצור אותה. שיבולת מתפרקת של חיטת בר | צילום: ד"ר צבי פלג, הפקולטה לחקלאות, האוניברסיטה העברית בירושלים

להחזיר תבואה ליושנה

במחקר החדש השתתפו חוקרים מגרמניה, ארה"ב, קנדה ואיטליה למד חוקרים רבים מישראל, בהם מורן נווה, תמר עילם, חנן סלע, אמיר שרון, ג'סלין דיק, בת שבע בן צבי, ניר אוהד ודני חיימוביץ' מאוניברסיטת תל אביב; גיא גולן וצבי פלג מהאוניברסיטה העברית; רועי בן דוד ממכון וולקני; ציון פחימה ואברהם קורול מאוניברסיטת חיפה, אברהם לוי ממכון ויצמן למדע, חליל קשקוש מאוניברסיטת בן גוריון וכן קובי ברוך, עומר ברד וגיל רונן מהחברה הישראלית NRGene.

החוקרים זיהו את השינויים הגנטיים שהובילו לשיבולת הבלתי מתפרקת, וקבעו שהיו אלה שתי מוטציות, ולא אחת, שהיו דרושות להשגת תכונה זו. בראיון לאתר דוידסון אמר אבני שהעובדה שמדובר בשתי מוטציות שונות מצביעה על תהליך ממושך של ביות. "כל אחת מהן לחוד נותנת מצב ביניים, לא שיבולת שנשארת שלמה לחלוטין. זה מעיד על כך שהברירה של הזן התרבותי לא הייתה מיידית, היה צורך בברירה חוזרת לאורך זמן".

המחקר הגנטי של חיטת הבר חשוב לא רק להבנה של העבר, אלא גם למציאת פתרונות בעתיד. אוכלוסיית העולם גדלה והולכת, ולא ירחק היום שבו הגידולים הנוכחיים יתקשו לספק מזון לאנשים רבים כל כך. שיפור של החיטה, המספקת כ-20% מצריכת הקלוריות העולמית, יהיה כלי חשוב מאוד במאבק למנוע רעב.

"במשך השנים שבהן החיטה בויתה התרחשה ברירה מלאכותית מתמשכת" אמר אבני. "בדרך איבדנו המון וריאציות גנטיות, כמו גנים שמקנים עמידות למחלות או לאקלים קיצוני, וגנים שמובילים ליבול רב יותר. אנחנו מנסים למצוא תכונות כאלה שהמקור שלהם בחיטת הבר ונעלמו במהלך הביות, כדי להשיב אותן לחיטה התרבותית. עכשיו כשיש בידינו את הגנום של חיטת הבר, זיהוי הגנים בבסיס התכונות האלו יהיה מהיר וקל הרבה יותר".

תגובה אחת

  • מרב

    תודה רבה ד"ר יונת אשחר, מרתק. יש לי 2 שאלות:

    1. באיזה עוד אופן השביחו אנשים גידולים מלבד ברירה מלכותית?
    2. מה זו הכלאה גנטית ומה ההבדל בינה לבין הנדסה גנטית?