מהנדסים גנטיים מתקנים פגם אבולוציוני קדום בצמחים – ומשפרים את היבול בארבעים אחוזים

מהנדסים גנטיים מתקנים פגם אבולוציוני קדום בצמחים – ומשפרים את היבול בארבעים אחוזים

אחד הדברים שאני שם לב אליו בבלוג לאחר שנים רבות של כתיבה הוא שאנחנו נוטים להיסחף אחר ההתפתחויות הטכנולוגיות המנצנצות ביותר: רכבים אוטונומיים (וואו!!), רכבים מעופפים (כמו בחזרה לעתיד!), רובוטים שהולכים כבני-אדם (הטרמינייטור!) וכן הלאה. כמובן, להתפתחויות האלו יש משמעות חשובה לעתיד, אבל לעתים דווקא הפיתוחים הפחות-סנסציוניים הם אלו שיכולים לשנות את העולם לטובה עבור מיליארדי בני-אדם. למשל, חלבון קטן ומטופש ששמו "רוביסקו", שעושה צרות לצמחים בכל העולם – אבל לא לעוד הרבה זמן. ובזכות אקט יוצא-דופן של הנדסה גנטית מהזמן האחרון, אנו עשויים כבר בעשור הקרוב להגדיל את אספקת המזון הצמחי בעולם בכמעט חמישים אחוזים.

נסביר לרגע מה זה בכלל "רוביסקו". אתם אמורים להכיר אותו, כי הוא החלבון הנפוץ ביותר על פני כדור-הארץ. הוא זה שפועל בצמחים ומאפשר להם להפוך פחמן דו-חמצני ומים לסוכרים. הצמח משתמש בסוכרים כדי להפיק אנרגיה, ומה שעוד – הוא גם משתמש בהם כדי לבנות את הגבעול, הזרעים, הפרחים, העלים וכל יתר חלקי הצמח. התרנגולות, הפרות והכבשים אוכלות את הצמח על כל סוכריו, ואז אנחנו אוכלים אותן. צמחונים מדלגים על התיווך הזה, ונהנים ישירות מהסוכרים הטבעיים שבצמח, לצד שפע של גלולות ויטמינים.

בלי רוביסקו, חלק גדול מהצמחים על פני האדמה היו – פשוט – מפסיקים להתקיים. לכן רוביסקו חשוב ונפוץ כל-כך. הוא התפתח בשלב מוקדם באבולוציה של הצמחים ואיפשר להם להצליח במה שהם עושים היטב כיום: לנצל ביעילות את אור השמש בתהליך הפוטוסינתזה. אלא שעם מעבר השנים, כמו אמנים רבים וטובים, רוביסקו הפך לאויב הנורא ביותר של עצמו. הוא התפתח במקור בסביבה עם מעט מאד חמצן, וזו הסביבה בה הוא פועל באופן מיטבי. אלא מה? בתהליך הפוטוסינתזה סופחים הצמחים פחמן דו-חמצני מהאטמוספירה ומשחררים חמצן. מאות-מיליוני שנים של פעולת הצמחים הביאה לכך שהם מילאו את האטמוספירה בכדור-הארץ בכל-כך הרבה חמצן, שרוביסקו כבר לא פועל היטב כבעבר. הוא עדיין מנסה לעשות את עבודתו, אך יעילותו פוחתת בתנאים הקיימים באטמוספירה כיום, והוא עושה טעויות רבות בתהליך ההרכבה של הסוכרים.

אז מה עושים? מהנדסים מחדש את כל העסק, כמובן. זה מה שעשו חוקרים במכון לביולוגיה גנומית באילינוי, שהשקיעו את מאמציהם בהנדסה-מחדש של צמח הטבק. הם השתמשו בטכניקות מתקדמות של הנדסה גנטית כדי להטמיע בצמחים מסלולים מטבוליים אלטרנטיביים שיאפשרו להיפטר בקלות מהטעויות של רוביסקו. המסלולים האלו אמורים לחסוך במשאבים שהצמח היה מפנה במצב רגיל כדי לטפל בשגיאות של רוביסקו.

החוקרים בחנו את רעיונותיהם בצמח הטבק, וגילו כי הצמחים המהונדסים הצליחו לגדול מהר יותר בשדה, הגיעו לגובה רב יותר ומסתם הכוללת הייתה גדולה בארבעים אחוזים בערך מזו של הצמחים הרגילים. התוצאות התפרסמו כבר בכתב-העת המדעי היוקרתי Science, ועכשיו מנסים החוקרים לשכפל את התוצאות הללו גם בצמחי סויה, אורז, תפוח אדמה, עגבניות וחצילים[1].

צמחים מהונדסים.jpg

מה יקרה אם יצליחו?

התשובה הברורה מאליה היא שנוכל להפיק יותר מזון, בהשקעה קטנה יותר של אנרגיה. אחרי הכל, ההנדסה מחדש של הצמחים רק מתקנת פגם שנותר בהם עוד מתקופה קדומה יותר בהיסטוריה. אנו משפרים, למעשה, את המכונות הקיימות בטבע, והן יעשו את כל היתר באמצעות אור השמש והפחמן הדו-חמצני מהאטמוספירה. גם אם יקבלו אותה כמות מים, אמורים הצמחים המשופרים להגיע להישגים טובים בהרבה מאלו של הצמחים הרגילים. וכך, נוכל להתמודד עם הצורך הגובר של אוכלוסיית העולם במזון, באמצעות שימוש יעיל יותר בשטחי גידול המזון.

המשמעות המורכבת יותר היא שהפיתוח עשוי לסייע לאנושות במלחמתה בהתחממות הגלובלית. אחת הסיבות המרכזיות להתחממות הגלובלית היא הצטברות מולקולות פחמן דו-חמצני באטמוספירה. אם נוכל לפתח צמחים המסוגלים לספוח כמות גדולה יותר של פחמן דו-חמצני, הרי שנוכל למזער את ריכוז גז החממה באוויר – וכך נאט את ההתחממות הגלובלית.

כמובן, כל זה לא יקרה מחר בבוקר. תהליך ההנדסה-מחדש של הצמחים ידרוש מספר שנים, ותהליכי האישור מול המחוקק צפויים לארוך עוד שנים רבות. ואף על פי כן, אם הפיתוח יצליח – הוא בוודאי יגיע במוקדם או במאוחר לשדות החקלאיים. קשה להאמין שבעולם רעב, המתחמם מדי יום, אפשר יהיה להתעלם מפריצת-דרך שמאפשרת לנו להאכיל מספר גדול בהרבה של בני-אדם, ועל הדרך גם לשקם את האקלים.

אחרון חביב, הפיתוח הזה רק מחזק את מה שאני מטיף לו כבר שנים: תהיו אופטימיים. בכל דור ודור במאתיים השנים האחרונות, ניתן היה למצוא את נביאי החורבן והזעם שטענו שהאנושות תיחרב בקרוב בשל שילוב של פיצוץ אוכלוסין, מחסור במזון, מחסור בדלק, בעיות סביבתיות ועוד שפע של אתגרים אחרים. כולם – עד עכשיו – טעו, מכיוון שהם לא הבינו כיצד החדשנות האנושית תספק לנו שיטות חדישות ויעילות יותר להפקת מזון, לכריית מחצבים, לטיהור הסביבה ולהתמודדות עם כל צרה אפשרית. אני לא אומר שצריך לנוח על השמרים! חשוב וראוי לעבוד קשה ולחקור כדי לוודא שהפתרונות הללו יפותחו וייושמו בשטח. אבל הדבר שחשוב להבין הוא שאין מקום לפסימיות לגבי העתיד הסביבתי. אם רק נמשיך להשקיע במדע ובטכנולוגיה – ונשכיל להשתמש בפירותיהם בחכמה – נוכל להציל את העולם, ואת האנושות ביחד אתו.

 


 

קישור למאמר המדעי ב- Science –

[1] http://science.sciencemag.org/content/363/6422/32

הנדסה גנטית בצמחים – מעתה ללא פיקוח

הנדסה גנטית בצמחים – מעתה ללא פיקוח

בשבוע האחרון התקבלה בארצות הברית החלטה שמרעידה את אמות הסיפים של חברות ההנדסה הגנטית, ועומדת – בלי הרבה הגזמה – לשנות את העולם. משרד החקלאות האמריקני הודיע, חד וחלק, שהוא מתיר להנדס גנטית צמחים, לגדלם ולמוכרם בלי פיקוח מצד המחוקק. כל זאת, כדברי המשרד, על מנת "להתיר חדשנות במקום בו אין סיכון."[1]

זה עשוי להישמע לכם מוזר – הרי תמיד מפחידים אותנו לגבי צמחים מהונדסים גנטית, נכון? ובאמת, יש מקום לחשש. באמצעות הנדסה גנטית ניתן לקחת גנים ממקורות שונים ולהחדירם ביעילות לצמחים שכולנו אוכלים. אלא שמשרד החקלאות האמריקני, לצד ועדות וגופים דומים מכל העולם, הגיע להבנה ששיטות אחרות להשבחת צמחים – למשל, הכלאת צמחים שונים זה עם זה, או יצירת מוטציות אקראיות – הינן איטיות יותר ובעלות פוטנציאל גדול יותר לנזק מהטכנולוגיה המודרנית המשמשת להנדסה גנטית (הידועה בשם קריספר-קאס). מכיוון שכך, משרד החקלאות החליט שבכל מצב בו ניתן היה להביא לשינוי הגנטי הרצוי בצמח מסוים באמצעות הכלאה עם צמחים אחרים מאותה משפחה, הרי שהתוצר הסופי לא יעבור פיקוח מצד הממשל.

זהו שינוי גדול במדיניות שהייתה נהוגה עד כה, והוא מאד משמח – וקצת מפחיד. מצד אחד, המדיניות החדשה תאפשר לחברות ולעמותות להתחרות זו בזו בפיתוח זני צמחים מהונדסים-גנטית אותם יוכלו למכור לחקלאים – או לשחרר אותם בחינם לציבור. במילים אחרות, דווקא חברות ההנדסה הגנטית הגדולות והמושמצות – מונסנטו, למשל – הן אלו שנפגעות במידה הרבה ביותר מהמצב החדש. הן היו היחידות שיכלו להרשות לעצמן השקעה של עשרות מיליוני דולרים על מנת להתחיל ולסיים במבדקי הבטיחות המפרכים והיקרים שהיו מקובלים עד כה בארצות הברית. לפתע פתאום, הן צריכות להתמודד מול… ובכן, מול כל אחד שיש לו ערכה להנדסה גנטית בבית.

ופה מתחיל החלק המפחיד. בספרי "המדריך לעתיד", שנכתב לפני חמש שנים, חזיתי כי יזמים פרטיים – כמו גם סטודנטים ותלמידי תיכון – יוכלו בקרוב להנדס גנטית צמחים במעבדות ציבוריות, או אפילו במטבחיהם הביתיים. אנחנו עוד לא שם, אבל ההחלטה של משרד החקלאות מראה שהממשל האמריקני מבין את המצב החדש, שבו יזמים פרטיים יכולים להנדס גנטית צמחים בדרכים יעילות ובטוחות, ונחוש לפתוח את השוק לתחרות לטובת החקלאים והצרכנים.

ואכן, ההחלטה כבר מתחילה להכות גלים בתעשיית ההנדסה הגנטית. חברות קטנות מדברות בהתלהבות על הצמחים המהונדסים שהן יוצרות, שיוכלו בקרוב להגיע לשוק. חברת קליקסט, למשל, מפתחת סויה עם שמן שאינו מפתח שומני טרנס בחימום, כמו גם תפוחי-אדמה וחיטה בריאים יותר, המכילים יותר סיבים[2]. חברת Yield10 Bioscience הנדסה גנטית פשתן עם ריכוז אומגה-3 גבוה יותר[3]. חברות אחרות מתכוונות להנדס גנטית צמחים שפירותיהם יהיו גדולים יותר (ועדיין ישמרו על מלוא הטעם והריח של הפרי המקורי), ישרדו זמן רב יותר על המדף, יהיו עמידים יותר למחלות ולמזג-אוויר קיצוני, ועוד שפע של תכונות אחרות שעוד נגלה בהמשך.

למה זה מפחיד? כי הכוח שניתן בידינו על הטבע ממשיך לגדול. יזמים ומדענים יכולים עתה להנדס חוקית צמחים ולגדלם. אבל נודה באמת: הם היו יכולים לעשות זאת גם קודם לכן, מתחת לרדאר. משרד החקלאות האמריקני הבין בחכמה שלא ניתן לעצור עוד את הכוח הזה, ולכן כדאי לרתום אותו לטובת הציבור. ועדיין, העובדה שאנו נכנסים לתקופה בה ניתן לבצע הנדסה גנטית יעילה בקלות, מחייבת אותנו לחשוב איך אפשר לצמצם את הסיכוי לטעויות.

בסיכומו של דבר, מדובר בהחלטה חכמה מצד משרד החקלאות האמריקני, שתוציא מידי מונסנטו ודומותיה את השליטה על שוק ההנדסה הגנטית בצמחים, ותביא שפע של חדשנות לתחום. כולנו צריכים לשמוח על קבלת ההחלטה, שיובילו לחקלאות יעילה יותר, בריאה יותר וחכמה יותר. עכשיו צריך רק לקוות שנהיה חכמים מספיק להשתמש בתוצריה.

 


 

אתם מוזמנים לקרוא עוד על עתיד ההנדסה הגנטית והפיקוח עליה בספרי המדריך לעתיד ו- "השולטים בעתיד", בחנויות הספרים המובחרות (וגם אלו שסתם בסדר).

[1] https://www.usda.gov/media/press-releases/2018/03/28/secretary-perdue-issues-usda-statement-plant-breeding-innovation

[2] http://www.calyxt.com/

[3] https://www.yield10bio.com/