שדות כרוב לנצח

עש הכרוב (Plutella xylostella) הוא חרק סתמי למראה וזעיר למדי. מוטת הכנפיים של הבוגרים היא כ-1.5 ס"מ ואורך הזחלים אינו מגיע אפילו לסנטימטר אחד. למרות גודלם הזעיר, לזחלים יש תיאבון אדיר, והם מחסלים במהירות ובשיטתיות צמחים רבים ממשפחת המצליבים, ובכלל זה גידולים חקלאיים כמו כרוב, כרובית, ברוקולי, קולרבי וצמח הלפתית, שמזרעיו מייצרים את שמן הקנולה.

היעילות של חומרי ההדברה הכימיים נגד העש מוגבלת, משום שקשה להביא את הרעלים לעומק העלווה של הצמחים, שם מסתתרים הזחלים הזעירים. כמו כן העש פיתח עמידות נגד חומרי הדברה רבים. הנזקים הכלכליים שגורם העש לחקלאות נאמדים ב-5-4 מיליארד דולר בשנה ברחבי העולם. עם תג מחיר כזה, אין פלא שמדענים ברחבי העולם מחפשים דרכים יעילות למאבק במזיק. בעת האחרונה אישר משרד החקלאות האמריקאי להתחיל בניסוי שדה של שיטת הדברה חדשה, העושה שימוש בעשים מהונדסים גנטית.

את השיטה פיתחו חוקרים באוניברסיטת אוקספורד באנגליה ובחברה הבריטית Oxitec, והיא מבוססת על השתלת גן הגורם להשמדה עצמית של החרקים הנושאים אותו. ליתר דיוק, הוא משמיד את הנקבות בלבד. החוקרים השתילו בגנום של החרק גן בשם tTAV, שתוצריו מעכבים ביטוי גנים וייצור חלבונים, ובסופו של דבר גורמים למות התאים ולכן למות החרק. אבל הגן מהונדס כך שאפשר להשתיק את פעילותו בעזרת תרופה אנטיביוטית מסוימת (טטרציקלין). כל עוד הם במעבדה, החרקים מקבלים את האנטיביוטיקה במזון, כך שהגן אינו פעיל. ברגע שמפסיקים לספק להם אנטיביוטיקה, הגן מתחיל לפעול והם מתים.

כשתא מייצר חלבונים מה-DNA שלו, הוא חותך לפעמים ומחבר מחדש את החומר הגנטי במקומות ספציפיים. אצל חרקים, אחד המקומות שבהם נעשה חיתוך כזה הוא בגן הקובע את המין. החוקרים הצליחו להשתיל את הגן הקטלני בדיוק בתוך הגן הזה, כך שאצל זכרים הוא נחתך ולא מתבטא ואצל נקבות הוא פועל ברגע שהן אינן מקבלות אנטיביוטיקה.

כעת החוקרים יכולים להשתמש בשיטה הזו להדברת החרקים המזיקים: מגדלים את העשים בכמויות גדולות, בנוכחות אנטיביוטיקה, כך שהנקבות חיות, פעילות ומתרבות. ברגע שמפסיקים את האנטיביוטיקה, הנקבות מתות ונשארים רק הזכרים, הנושאים את הגן הקטלני. הם אמנם אינם מושפעים ממנו, אך מעבירים אותו לצאצאיהם. את הזכרים המהונדסים האלה משחררים לטבע בכמויות גדולות באזורים החקלאיים. הם מזדווגים עם הנקבות הטבעיות, וצאצאיהם נושאים את הגן. כתוצאה מכך כל הנקבות שבוקעות מההזדווגות הזו מתות בטרם עת.

נזק כלכלי של מיליארדי דולרים בשנה: זחלים של עש הכרוב מכרסמים עלים | צילום: Shutterstock

30 אלף זכרים בשבוע

השיטה הזו אינה מעלימה לגמרי את העשים, משום שיש בטבע גם זכרים לא מהונדסים שמצליחים להזדווג עם הנקבות ולהעמיד צאצאים בריאים. אבל מטרת המפתחים אינה להעלים לגמרי את העשים אלא רק להקטין מאוד את אוכלוסייתם, כך שהנזק הכלכלי שיגרמו לחקלאות יפחת לרמה נסבלת. את היעד הזה אמורים להשיג באמצעות שחרור של כמה שיותר זכרים מהונדסים, כדי להגדיל את הסיכוי שנקבה טבעית תזדווג עם זכר מהונדס. אחד האתגרים של החוקרים הוא להנדס את הזכרים כך שיישאו את הגן שיקטול את בנותיהן אבל לא יסבלו משום פגיעה בתפקודים הקשורים לאיתור הנקבות ולהזדווגות, כדי שיוכלו להתחרות בהצלחה בזכרים הטבעיים.

לשיטה הזו יש יתרונות רבים. ראשית, היא חוסכת שימוש בחומרי הדברה כימיים, שמזהמים את הסביבה, פוגעים במקורות מים וקוטלים גם חרקים לא מזיקים ובעלי חיים אחרים. שנית, השיטה עצמה אינה מסכנת את הסביבה. הגנים המהונדסים מפעילים חלבונים טבעיים של החרק, כך שהחרק המהונדס אינו רעיל לבעלי חיים שטורפים אותו. כמו כן, המוות המהיר של הנקבות מפחית את הסיכון שהגן המהונדס יתפשט באוכלוסיית העשים הטבעית. כמו בכל הצעה לניסוי כזה, משרד החקלאות האמריקאי בחן את הסכנות האפשריות לסביבה, והגיע למסקנה שלא נשקף מהניסוי שום סיכון מיוחד.

הניסוי יתבצע בשטח של 40 דונם בתחנת ניסיונות חקלאית סמוך לז'נבה שבמדינת ניו יורק. בשטח יהיה גידול של כרוב, או של ירקות מצליבים אחרים, והחוקרים מתכוונים לשחרר בכל פעם 10,000 עשים מהונדסים, ובסך הכל עד 30 אלף זכרים כאלה בשבוע. במהלך הניסוי תנוטר בקפידה אוכלוסיית העשים בשטח החקלאי ובסביבתו.

נוסף על הגן הקטלני מושתל בעשים האלה גם גן שמייצר חלבון פלואורסצנטי, שגורם להם לזרוח באדום כשמאירים עליהם באורך גל מסוים. המנגנון הזה יאפשר לעקוב בקלות אחר מספר הזכרים המהונדסים בדגימות מהשדה וחלקם באוכלוסייה הכללית. בסך הכל הניסוי אמור להימשך עד שנתיים, כשכל עונת גידול נמשכת 4-3 חודשים. בין עונות הגידול ירססו החוקרים את השדה בחומרי הדברה, כדי לצמצם את הסיכוי של מעבר עשים מהונדסים מעונה לעונה. החוקרים והמפתחים מקווים להוכיח שהשיטה יעילה ובטוחה, ושואפים לקבל בעקבות הניסוי אישור לשימוש מסחרי בעשים המהונדסים.

ענף כלכלי של הדברה בעזרת זכרים מעוקרים. זבוב הפירות הים תיכוני | צילום: ויקיפידיה, Alvesgaspar 

עסקי חרקים

אין זה הניסוי הראשון שעושה שימוש בחרקים מהונדסים או מטופלים. כבר שנים משתמשים בעולם בזכרים מעוקרים להדברת זבוב הפירות הים תיכוני. במין הזה, Ceratitis capitata, הנקבות מזדווגות רק פעם אחת, כך שהזדווגות עם זכר עקר סותמת את הגולל על סיכוייהן להעמיד צאצאים. בשיטה הזו מעקרים את הזכרים בקרינה ומשחררים מיליוני זכרים עקרים להתחרות עם הזכרים הפוריים על הנקבות, כדי לצמצם את גודל האוכלוסייה.

הנדסה גנטית בשיטה דומה נעשית כבר כמה שנים ביתושים מהונדסים, בעיקר יתושי Aedes aegypti המפיצים כמה מחלות, ובכלל זה את נגיף זיקה שמעורר בהלה רבה בברזיל ובמדינות נוספות. גם ביתושים האלה משתילים את הגן הקטלני tTAV, אבל הפעם לא באופן שמבחין בין זכרים לנקבות. משחררים לסביבה את הזכרים המהונדסים, וכל צאצאיהם מתים, לא רק הנקבות. ניסויים בזכרים כאלה נעשו בהצלחה בפנמה, באיי קיימן ובברזיל. בסוף השנה שעברה אושר ניסוי דומה גם בפלורידה שבארצות הברית, לאחר משאל עם.

בשנים האחרונות נעשו ניסויים להיאבק גם במלריה באמצעות יתושים מהונדסים גנטית, כדי שלא יוכלו להפיץ את הטפיל הגורם למחלה. התוצאות הראשונות מעודדות, אך ניסויים כאלה מורכבים יותר, משום שטפיל המלריה מסוגל לשנות במהירות את תכונותיו. יידרש עוד זמן בטרם יגיעו לניסויים בשטח.

השימוש בחרקים מעוקרים או מהונדסים נעשה עד כה בעיקר בזבובים ויתושים, משום שקל יחסית לעשות בהם את המניפולציות הגנטיות. ניסוי נוסף בעשים מהונדסים נעשה בזחל הוורוד (Pectinophora gossypiella), שגורם נזקים קשים לכותנה. גם כאן החוקרים השתילו בעש גן קטלני שאמור להרוג את הצאצאים. מכיוון שעשים הם בין החרקים הגורמים את הנזקים הגדולים ביותר לחקלאות, הניסויים בהם עשויים לפרוץ את הדרך לשימוש נרחב בטכנולוגיות של חרקים מהונדסים.

נוסף על היתרונות האקולוגיים הרבים של השימוש בעשים או בחרקים מהונדסים אחרים, לשיטת הזכרים המהונדסים יש יתרון חשוב, שעל פניו נראה תחילה כחיסרון – היא אינה קוטלת את כל האוכלוסייה, אלא רק מפחיתה את מספר הפרטים. מכיוון שעשים (ויתושים) אינם מאריכי חיים, יהיה צורך לפזר זכרים מהונדסים בשדה כל שנה כדי להשיג הגנה יעילה על הגידולים.

מדוע זה יתרון? ראשית, כשלא משמידים לגמרי את האוכלוסייה, נמנעים מהפרת המאזן האקולוגי, למשל פגיעה בצפרדעים או בציפורים שניזונות מהחרקים שאנו מעוניינים להדביר. שנית, הצורך לפזר מחדש חרקים מהונדסים כל שנה מצדיק את העניין כלכלית עבור המפתחים. בחקלאים עצמם השיטה לא פוגעת באמת, בהנחה שעלויות ההדברה בעזרת חרקים מהונדסים דומות לעלות של ריסוס בחומרי הדברה. הסביבה מרוויחה, וכשההדברה הסביבתית רווחית, יותר גופים נכנסים לתחום ועוסקים גם הם במחקר ופיתוח.

אז מי מפסיד בסוף? כמובן – היצרנים והמשווקים של חומרי ההדברה הכימיים. זה יכול לתת להם מוטיבציה לפתח חומרים אקולוגיים יותר, ואולי להשקיע גם בפיתוח שיטות מזיקות פחות לסביבה.