כשהייתי ילד קטן, בשכונה שלנו לא היו חנויות מכולת. המקום היחיד לקנות בו פירות וירקות היה בשוק האיכרים המקומי שלנו. אמא שלי הייתה בוחרת את העגבניות הכי טריות ומקפיצה אותן עם ביצים למנה פשוטה שהפכה לאוכל המנחם שלי.
העגבניות היו נוראיות למראה - קטנות, מסוקסות, לא צבעוניות, ואין כמו סטייק בקר שמנמן ומואר לחלוטין או עגבניות רומא שהציפו בסופו של דבר את הסופרמרקטים. אבל הם היו כל כך טעימים, עם יחס מושלם בין טעמים טארט ומתוקים שהתפוצצו לי בפה.
בימים אלה, כשאני מבקשת את אותה מנה, אמא שלי תמיד אומרת, "עגבניות פשוט כבר לא אותו טעם".
היא לא לבד.אנשים רביםשמנו לב שהתוצרת של היום היא מימית, דונגית וחסרת טעם - למרות המראה בשל ומזמין. אחת הסיבות היא שזה גדל כך. הגידולים של היום נבחרים לרוב גנטית כדי לתת עדיפות למראה, גודל, חיי מדף וניידות. אבל ההטבות האלה יכולות להקריב את הטעם - לרוב, בצורה של סוכר. אפילו לברוקולי, הידוע במרירות שלו, יש וריאנטים שצוברים סוכר בתוך הגבעולים שלהם לטעם קצת יותר מתוק.
הבעיה היא שגדלים גדולים יותר של פירות הם לרוב פחות מתוקים, מסביר Sanwen Huang ועמיתיו בשנג'ן, סין. המפתח הוא לשבור את המתאם הזה. הצוות שלואולי מצאדרך להשתמש ביבול פופולרי בעולם - העגבנייה - כדוגמה.
על ידי השוואה של עגבניות בר ומבויתות, הצוות צד קבוצה של גנים שמעכבים את ייצור הסוכר. עיכוב גנים אלה באמצעות, הכלי הפופולרי לעריכת גנים, העלה את תכולת הסוכר של הפרי ב-30 אחוז - מספיק כדי שפאנל צרכנים ימצא עלייה ניכרת במתיקות - מבלי לוותר על הגודל או התפוקה.
זרעים מהצמחים הערוכים נבטו כרגיל, ואפשרו לעריכות לעבור לדורות הבאים.
המחקר לא עוסק רק בסיפוק השן המתוקה שלנו. יבולים, לא רק עגבניות, עם תכולת סוכר גבוהה יותר מכילים גם יותר קלוריות, הנחוצות כדי להיפגש. צינור הניתוח שנקבע במחקר מיועד לזהות פשרות גנטיות אחרות בין גודל ותזונה, במטרה להנדס במהירות יבולים טובים יותר.
העבודה "מייצגת צעד מרגש קדימה... לשיפור היבול ברחבי העולם,"כתבאיימי לנקטוט ופטריק שי מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, שלא היו מעורבים במחקר.
קישורים חמים
במשך עידנים, האנושות טיפחה יבולים כדי לשפר היבטים רצויים - למשל, יבול טוב יותר, תזונה גבוהה יותר או מראה.
עגבניות הן דוגמה מושלמת. הפרי "הוא יבול הירקות היקר ביותר בעולם, ותורם תרומה משמעותית לבריאות ותזונתית לתזונה האנושית", כתב הצוות. הגרסאות הפרועות שלו נעות בגודלןמִןדובדבנים עד אפונה - קטנים בהרבה מרוב הגרסאות הנוכחיות שנמצאות בחנויות מכולת. הטעם מגיע משני סוגים של סוכרים ארוזים בחלקים המוצקים שלהם.
לאחר אלפי שנים של ביות, הסוכרים נותרו המרכיב העיקרי לעגבניות בעלות טעם טוב יותר. אבל בעשורים האחרונים, מגדלים בעיקר העדיפו להגדיל את גודל הפרי. התוצאה היא עגבניות שפורסות בקלות לכריכים, מרוסקות לשימורים, או מעובדות בהמשך לרטבים או משחות. בהשוואה לאבותיהם הפראיים, העגבניות התרבותיות של היום גדולות בערך פי 10 עד פי 100 בגודלן, מה שהופך אותן לחסכוניות הרבה יותר.
אבל לשיפורים האלה יש מחיר.מְרוּבֶּה לימודיםגילו שככל שהגודל עולה, רמות הסוכר ומיכל הטעמים. מגמה דומה נמצאה גם בפירות חקלאיים גדולים אחרים.
מאז, מדענים ניסו להתגרות בפעילותה הפנימית של העגבנייה - במיוחד גנים שמייצרים סוכר - כדי להחזיר את הטעם ואת ערכה התזונתי.מחקר אחדבשנת 2017 שילב ניתוח גנומי של כמעט 400 זנים של עגבניות עם תוצאות מפאנל טעמים אנושי עד למגוון של כימיקלים מטבוליים שגרמו לטעם של הפרי טוב יותר. שנה לאחר מכן, הצוות של הואנג, שהוביל את המחקר החדש,ניתח את ההרכב הגנטיותפקוד תאים של מאות סוגי עגבניות. ביות היה קשור לכמה שינויים גדולים בגנום של הצמח - אך הצוות לא ידע כיצד כל מוטציה גנטית שינתה את חילוף החומרים של הפרי.
קשה לקשר גן לתכונה. הגנים שלנו, כגדילי DNA, כרוכים בחוזקה לכרומוזומים בצורת X. כמו כדורי חוט קלועים, מבנים תלת-ממדיים אלה מביאים גנים המופרדים בדרך כלל על גדיל ליניארי לקרבה. משמעות הדבר היא שגנים קרובים, או "מקושרים", מופעלים או מכבים לעתים קרובות יחד.
"קישור גנטי מקשה על שינוי גן אחד מבלי להשפיע על השני", כתבו לנקטוט ושי.
מסלול מהיר אבולוציה
המחקר החדש השתמש בשתי טכנולוגיות כדי להתגבר על הבעיה.
הראשון היה רצף גנטי זול יותר. על ידי סריקה בין וריאציות גנטיות בין עגבניות מבויתות ועגבניות בר, הצוות זיהה שישה גנים של עגבניות שסביר להניח שאחראים למתיקות הפרי.
גן אחד תפס במיוחד את עיניהם. זה היה כבוי במיני עגבניות מתוקים יותר, מה שהביא את הבלמים ליכולת של הצמחים לצבור סוכר. באמצעות הכלי לעריכת הגנים CRISPR-Cas9, הצוות שינה את הגן כך שהוא לא יוכל עוד לתפקד וגידל את המינים הערוכים - יחד עם המינים הרגילים - באותם תנאים בגן.
הנקודה המתוקה
בערך 100 מתנדבים ניסו את העגבניות הערוכות והרגילות בניסוי עיוור. העגבניות CRISPRed זכו במפולת על המתיקות הנתפסת שלהן.
המחקר עוסק לא רק בעגבניה טובה יותר. "מחקר זה מדגים את הערך החבוי בגנום של זני מיני גידולים וקרוביהם הפראיים", כתבו לנקטוט ושי.
ביות, בעודו מגדיל את התפוקה או הגודל של פרי, לעיתים קרובות מקטין את המגוון הגנטי למין, מכיוון שגידולים נבחרים מכילים בסופו של דבר בעיקר את אותה שרטוט גנטי. יבולים מסוימים, כמו בננות, אינם יכולים להתרבות בעצמם והם פגיעים ביותר לפטריות. ניתוח גנים הקשורים לתכונות אלו עשוי לסייע ביצירת אסטרטגיית הגנה.
מלבד שימור וטעם, מדענים ניסו גם להעניק ליבולים תכונות אקזוטיות יותר. בשנת 2021, Sanatech Seed, חברה שבסיסה ביפן,עגבניות מהונדסותשימוש ב-CRISPR-Cas9 כדי להגדיל את כמות הכימיקל המעכב את השידור העצבי. לפי החברה, העגבניות יכולות להוריד את לחץ הדם ולעזור לאנשים להירגע. הפרי כבר נמצא בשוק בעקבות אישור רגולטורי ביפן.
מחקרים המקשרים ישירות בין גן לתכונה בצמחים עדיין נדירים ביותר. הודות לטכנולוגיות רצף DNA זולות ומהירות יותר, וכלי CRISPR מדויקים יותר ויותר, נעשה קל יותר לבדוק את הקשרים הללו.
"ככל שהחוקרים מבינים יותר את המסלולים הגנטיים העומדים בבסיס הפשרות הללו, כך הם יכולים לנצל את הכלים המודרניים לעריכת הגנום כדי לנסות לפזר אותם כדי להגביר תכונות חקלאיות חיוניות", כתבו לנקטוט ושי.
קרדיט תמונה:תומס מרטינסןעַלUnsplash