שיבולת של חיטת בר, צילום: רז אבני - אוניברסיטת תל אביב כולנו מכירים את המראה המרהיב של שדה חיטה הממתין לקציר, ים של שיבולים זקופות ועמוסות גרעינים. לכאורה - אחד המראות הטבעיים והקדומים ביותר בעולם. ובכן, מסתבר שלא כך הדבר. לדברי המדענים, השיבולים המאוגדות הן תוצר של תירבות החיטה בידי האדם עם התפתחות החקלאות, לפני כ-10,000 שנה בלבד.
» רוצים לקבל עדכונים נוספים? הצטרפו אלינו לפייסבוק תכונה זו היא ההבדל המרכזי בין החיטה התרבותית שנקצרת בידי אדם, לבין האם הקדמונית, חיטת הבר - ששיבוליה מתפרקות ומפיצות את הזרעים לכל עבר, כדי שינבטו במרחק מה זה מזה בעונת הגשמים הבאה.
במחקר פורץ דרך שנערך לאחרונה, הצליחו חוקרים במכון לחקר הדגנים שבפקולטה למדעי החיים של אוניברסיטת תל אביב לרצף את גנום חיטת הבר, ולאתר בו שתי מוטציות גנטיות האחראיות על תכונת השיבולים המאוגדות. "מצאנו ששתי המוטציות הללו קיימות בכל זני החיטה התרבותית שגדלים היום ברחבי העולם, אך לא קיימות בחיטת הבר," אומר ד"ר דיסטלפלד שהוביל את המחקר. "שתי המוטציות הן ממש כמו לוגו, סימן מסחרי של חיטה תרבותית".
המחקר שפורסם בחודש שעבר בכתב העת המדעי Science - מהיוקרתיים והחשובים ביותר בעולם, בוצע עם החברה הישראלית NRGene מנס ציונה, ועם מעבדות מובילות בגרמניה, באיטליה, בקנדה, בישראל ובארה"ב.
שיבולת מתפרקת של חיטת בר, צילום: רז אבני - אוניברסיטת תל אביבאחד מן הגנומים המורכבים בטבע תחילתו של המחקר פורץ הדרך בפיצוחו של גנום חיטת הבר בעזרת אלגוריתם חדשני של החברה הישראלית NRGene מנס ציונה. "גנום החיטה נחשב לאחד המורכבים ביותר בטבע - 17 מיליארד אבני בניין (נוקלאוטידים/אותיות) בחיטת הלחם ו- 12 מיליארד בחיטת הבר ובחיטת הדורום (פסטה) - לעומת 3 וחצי מיליארד בלבד בגנום של האדם," אומר ד"ר דיסטלפלד. "במהלך העשור האחרון ניסו חוקרים בכל העולם, מגובים בתקציבי עתק, לרצף את גנום החיטה, אבל התוצאות היו חלקיות בלבד. הטכנולוגיה של NRGene איפשרה לנו באוניברסיטת תל אביב, בתקציבים מוגבלים יחסית, להרכיב סוף סוף את הפאזל של גנום חיטת הבר."
מסביר הדוקטורנט רז אבני, מעורכי המחקר:" כשמרצפים את ה-DNA בטכנולוגיה המקובלת, מקבלים מספר רב של רצפי DNA קצרים, באורך של 250 אבני בניין (אותיות) כל אחד. התוכנה של NRGene איפשרה לנו לבנות מהרצפים הקצרים הללו רצפים ארוכים הרבה יותר - 7,000,000 אבני בניין בממוצע. כעת ביקשנו לסדר את הרצפים הארוכים בסדר הנכון, על מנת לבנות את הגנום השלם. לשם כך פיתחנו במעבדה שלנו מה שמכונה במדע 'אוכלוסיה גנטית': 150 פרטים שהם צאצאים של שני הורים חיטה תרבותית וחיטת בר. מיפינו את האוכלוסייה הזו בעזרת אלפי סמנים גנטיים, ויצרנו מהם מעין 'עוגנים', שהתוו את סדר הרכבתם של הרצפים הארוכים. בסופו של דבר בנינו כ-90% מגנום חיטת הבר: כ-10.5 מיליארד אבני בניין שמכילות 65,000 גנים (לעומת 20,000 גנים בגנום האנושי)."
שיבוליות של חיטת בר מפוזרות על הקרקע, צילום: רז אבני - אוניברסיטת תל אביבההבדל בין חיטה תרבותית לחיטת בר כעת ניגשו החוקרים אל השאלה הבאה: מה תפקידם של הגנים השונים, ובעיקר, אילו הם הגנים האחראים על תכונות שייחודיות לחיטה? "התכונה הראשונה שחיפשנו בגנום הייתה זו שמבדילה בין החיטה התרבותית לחיטת הבר: איגוד הזרעים בשיבולים לעומת התפרקות השיבולים ופיזור הזרעים," "אומר ד"ר דיסטלפלד. "לשם כך חילקנו את האוכלוסייה הגנטית שלנו לכמה קבוצות: צמחים שירשו את תכונת איגוד השיבולים, לעומת כאלה ששיבוליהם מתפרקות או מתפרקות חלקית. השוואה בין ה- DNA של הקבוצות השונות חשפה שתי מוטציות ספציפיות, שמצויות רק בחיטה בעלת שיבולים מאוגדות."
כדי לוודא שאלה אכן המוטציות האחראיות על תירבות החיטה בראשית ימי החקלאות, בחנה הדוקטורנטית מורן נוה 113 צמחי חיטת בר ממקומות שונים במזרח התיכון - מישראל ועד תורכיה, אירן, עירק וסוריה, מול 94 זנים של חיטה תרבותית מכל העולם. והתוצאות היו חד משמעיות: שתי המוטציות נמצאו בכל זני החיטה התרבותית, ובאף אחת מחיטי הבר.
"מבחינתנו זהו רק צעד ראשון," מסכם ד"ר דיסטלפלד. "באמצעות הכלים שיש בידינו היום, ואף הופצו לכל העולם, נוכל לאתר בגנום החיטה גם גנים האחראים לתכונות נוספות - כמו ערך תזונתי, יצרנות (יבול), עמידות בפני מזיקים, עמידות בפני תנאי אקלים משתנים כמו קור, חום ויובש, ועוד. מידע זה צפוי לשמש בסיס חיוני לשיפור עתידי של זני החיטה שמגדל האדם - כמענה מרכזי לאתגר קריטי ביותר: הזנת האנושות במאה ה-21."
התפרקות של חיטת בר (ZAVITAN) מצד שמאל לעומת חיטת פסטה תרבותית שלא מתפרקת (SVEVO) מצד ימין.חיטת הבר מתפרקת בקלות ליחידות התפוצה שלה - שיבוליות, בעוד שבחיטה התרבותית בגלל המוטציות בשני הגנים השיבוליות לא מתפרקות כיחידת תפוצה. ניתן לראות שנשאר מעיין עמוד שדרה (RACHIS) של השיבולת בידי המדגים. ההתפזרות החופשית של הזרעים בחיטה התרבותית בסרטון אינה קשורה לתכונת התפרקות השיבולת, אלא הינה תכונה אגרונומית חשובה נוספת שקשורה בגן אחר בחיטה ומאפשרת דייש חופשי של הגרגירים."
