צילום: מכון ויצמן למדע חגיגת הצבעים בממלכת הצמחים היא לא רק חגיגה לעיניים. פיגמנטים צבעוניים מושכים חרקים מַאֲבִיקִים אל הפרחים, מגינים על הצמחים מפני מחלות, ומגבירים את הישרדותם בדרכים רבות נוספות. גם עבור בני האדם יש לפיגמנטים אלה ערך רב: הם מועילים לבריאות, ונמצאים בשימוש בתעשיות המזון והתרופות.
» רוצים לקבל עדכונים נוספים? הצטרפו אלינו לפייסבוק מחקר חדש במכון ויצמן למדע, אשר פורסם באחרונה בכתב-העת המדעי רשומות האקדמיה הלאומית למדעים של ארה"ב (PNAS), סולל את הדרך לפיתוח יישומים על בסיס בטלאינים – פיגמנטים צמחיים בצבעי אדום-סגול וצהוב.
את הבטלאינים יוצרים בטבע צמחי מאכל מעטים, ובראשם סלק, פירות של קקטוסים (כולל הפרי של צבר מצוי, "סברס"), וכן פרחים מסוימים, כגון בוגנוויליה. הבטלאינים נדירים יחסית בהשוואה לקבוצות אחרות של פיגמנטים צמחיים, ועד כה היה ידוע מעט מאוד על אופן היווצרותם. פרופ' אסף אהרוני מהמחלקה למדעי הצמח והסביבה, וד"ר גיא פולטורק, אז תלמיד מחקר, יחד עם חברי קבוצה נוספים, השתמשו במחקרם בשני צמחים המייצרים בטלאינים: סלק אדום (Beta vulgaris), וצמח המכונה "מלכת הלילה" (לילנית רבגונית, Mirabilis jalapa). באמצעות טכנולוגיות גנומיות מתקדמות הם הצליחו לגלות גן חדש המעורב ביצירת בטלאינים, ומצאו אילו תגובות ביוכימיות הופכות בצמח את חומצת האמינו טירוזין לבטלאינים.
על מנת לבחון את ממצאיהם, פיתחו המדענים שמרים מהונדסים גנטית אשר מייצרים בטלאינים. לאחר מכן ניגשו לאתגר האולטימטיבי: לגרום לצמחי מאכל אשר אינם מייצרים בטלאינים באופן טבעי, לייצר פיגמנטים אלה. ההצלחה זהרה בצבעים ססגוניים: המדענים ייצרו תפוחי אדמה, עגבניות וחצילים בצבע אדום-סגול. יתר על כן, הם הצליחו לשלוט במדויק באילו רקמות של הצמח יוצרו הבטלאינים. כך, למשל, הפיגמנט צָבַע אך ורק את פרי העגבנייה, ולא את הגזע או העלים.
בעזרת גישה זו גרמו המדענים לכך שפטוניות לבנות הצמיחו פרחים בצבע סגול בהיר, וצמחי טבק הצמיחו פרחים בצבעים שונים – מצהוב ועד כתום-ורוד. הם השיגו בכל פעם את הגוון הרצוי בכך שגרמו לגנים הקשורים לפיגמנט להתבטא בשילובים שונים. ממצאים אלה עשויים לעזור לפיתוח צמחי נוי בצבעים לא-שגרתיים, על פי דרישה.
אולם, מלבד השינוי בצבע היו ליצירת הבטלאינים גם יתרונות בריאותיים: הפעילות נוגדת החימצון ברקמת העגבניות המהונדסות הייתה גבוהה ב-60% בהשוואה לעגבניות רגילות. "בזכות הממצאים הללו", אומר פרופ' אהרוני, "אפשר יהיה בעתיד לגרום לכך שצמחי מאכל ייצרו בטלאינים, על מנת להגביר את ערכם התזונתי". יתר על כן, המדענים גילו כי הבטלאינים מגינים על הצמח מפני פטריית "העובש האפור" (Botrytis cinerea), הגורמת מדי שנה נזק של מיליארדי דולרים לחקלאות העולמית; בצמחים המהונדסים זינקה העמידות לעובש זה ב-90%.
במהלך המחקר - שהיו שותפים לו נועם גרוסמן, ד"ר יונגהוי דונג, מרגריטה פלינר וד"ר אילנה רוגצ'ב מהמחלקה למדעי הצמח והסביבה, וד"ר מגי לוי, ד"ר דוד ולה-קורסיה ועדי נודל מהאוניברסיטה העברית בירושלים - יצרו המדענים גרסאות בטלאינים אשר אינן קיימות בטבע. ד"ר פולטורק מסביר את משמעות הממצא: "ייתכן שיתברר כי חלק מהפיגמנטים החדשים יציבים יותר מהבטלאינים הטבעיים. הדבר יכול להועיל רבות לתעשיית המזון, אשר משתמשת רבות בבטלאינים כצבעי מאכל טבעיים. כך, למשל, יוגורט תות אדום נצבע באמצעות בטלאינים שמקורם בסלק".
הממצאים יכולים לשמש גם את תעשיית התרופות. החוליה הראשונה בשרשרת הייצור של בטלאינים היא הפיכת הטירוזין לחומר כימי הקרוי L-DOPA. מלבד היותו תרופה בפני עצמו, חומר זה משמש בסיס להפקת תרופות אחרות – בייחוד משככי כאבים אופיאטיים כמו מורפין וקודאין. לכן, ייתכן שאפשר יהיה להנדס צמחים וחיידקים כך שימירו את הטירוזין ל- L-DOPA – ובכך ייהפכו למקור לחומר חשוב זה.
