"צמחי זומבי" חוזרים לחיים אחרי בצורת
כדי להגן על גידולים חקלאיים מפני התדירות הגוברת של בצורות, מדענים פונים אל קבוצה קטנה של צמחים יוצאי דופן, שמסוגלים לשרוד חודשים ארוכים ללא מים, ואז לשוב ולצמוח תוך שעות. פרופ' ג'יל פארנט (Jill Farrant) מאוניברסיטת קייפטאון הבחינה לראשונה בתופעה הטבעית המסקרנת עוד בילדותה בדרום אפריקה בשנות ה-70: צמחים שהתייבשו לחלוטין, נעשו שבירים וחומים, חזרו לחיים לאחר מגע עם מים. כיום היא מומחית עולמית לסבילות ליובש וחוקרת כבר שלושה עשורים את אותם "צמחי תחייה".
צמחים אלה משתייכים לקבוצת בעלי הפרחים הכוללת את כל העצים הפורחים וגידולי המזון הנושאים זרעים. אך מבין כ-352,000 מיני הצמחים הפורחים המוכרים לביולוגיה ולמדע, רק כ-240 ידועים כ"צמחי תחייה". רובם אינם קרובי משפחה, אך הם פיתחו באופן עצמאי יכולת קיצונית לשרוד בצורת תוך שימוש בכלים גנטיים דומים. הם נפוצים בעיקר בשטחי טרשים באפריקה, באוסטרליה ובדרום אמריקה.
צמחי תחייה עשויים לאבד עד 95% מתכולת המים שלהם ועדיין לשרוד, לעומת רוב הצמחים שמתים לאחר שמאבדים 30-10 אחוזים מים. אך הייחוד אינו רק ביכולת ההישרדות אלא גם באופן ההתאוששות. לדברי החוקר קרלוס מסינה (Carlos Messina) מאוניברסיטת פלורידה, צמחים כגון תירס אולי שורדים בצורת, אך לא שבים לארכיטקטורת העלים המקורית. הדבר פוגע בהתנהלות המים והפחמן הדו-חמצני בצמח. לעומת זאת צמחי תחייה חוזרים למצבם המקורי, והדבר עשוי לשמש מודל לגידולים חקלאיים עמידים באמת.
המנגנון הביולוגי מאחורי תופעת התחייה כולל ייצור סוכרים כגון סוכרוז, אשר ממלאים את מקומם של המים ומביאים את פנים התא למצב דמוי זכוכית. התהליך מאט תגובות כימיות. הצמח גם מפרק את מערכות הפוטוסינתזה שלו ונכנס למצב של תרדמה. הוא שומר על יציבותו בעזרת חלבונים מיוחדים המכונים "צ'פרונים", המלווים את מבנה התא בתקופות משבר.
באופן מעניין, היכולת הזו דומה לזו של זרעים: גם הם שורדים שנים רבות ביובש עד שייחשפו למים וינבטו. לדברי פארנט, ייתכן שאפשר "להעיר" את היכולת הזו גם בצמח בוגר.
ככל שהתחממות כדור הארץ מחריפה, גובר החשש שבאזורים נרחבים - בהם תת-סהרה ודרום אמריקה - לא יתאפשר לגדל כלל מזון עד סוף המאה. ב־2023 לבדה, בצורות, גלי חום ושריפות עלו לחקלאים בארה"ב כ-16.6 מיליארד דולר. פתרונות מסורתיים כגון ברירה טבעית של זנים בעלי שורשים עמוקים או פריחה מוקדמת, כבר אינם מספיקים, במיוחד עקב אירועי בצורת מהירים ובלתי צפויים.
Selaginella lepidophylla
טכנולוגיות עריכת גנים כגון CRISPR מאפשרות החדרה מדויקת של גנים מצמחי תחייה לגידולים רגישים כגון תירס, אורז וחיטה. מחקר מ-2018 הדגים זאת בהצלחה: גן יחיד מצמח Xerophyta viscosa הוחדר לזן של בטטה והעניק לו סבילות לבצורת בת 12 יום בלי להשפיע על המבנה או הצמיחה בתנאים רגילים.
ג'יל פארנט מציעה גישה אחרת: לא להכניס גנים זרים אלא להפעיל גנים רדומים הקיימים ממילא בזרעי צמחים. כך אפשר להשיג עמידות ליובש תוך הימנעות מהיבטים רגולטוריים ושיווקיים של הנדסה גנטית מסורתית. ג'וליה בויטינק (Julia Boetink) מסכימה שזו גישה ישימה, במיוחד בשלבי הנביטה - שלב שבו הצמח דומה ממילא לצמחי תחייה בגודלו ובמבנהו. האתגר כעת הוא בקרה גנטית: כיצד "להדליק" את הגנים בזמן הנכון בלי לפגוע בתפוקת היבול.
כמו במיקרוביום האנושי, גם לשורשי הצמח (ריזוספירה) עשוי להיות תפקיד. פארנט וצוותה החלו למפות את קהילת המיקרואורגניזמים של Myrothamnus flabellifolia - צמח תחייה שיחי מדרום אפריקה המסוגל לשרוד תשעה חודשים ללא מים. מחקר שפורסם ב־2024 זיהה יותר מ-900 קבוצות מיקרוביאליות ייחודיות בריזוספירה שלו. הדבר עשוי להביא לפיתוח פרוביוטיקה צמחית עם עמידות בבצורת.
לסיום, פארנט חוקרת את גידול הטף - דגן אתיופי נטול גלוטן - בשל קרבתו לצמח תחייה בשם Eragrostis nindensis. לשני הצמחים מערכת גנטית דומה, אך E. nindensis מייצר נוגדי חמצון וציפוי חיצוני של אנטוציאנינים שמגינים עליו מקרינת שמש, ואילו לטף חסרה תכונה זו. הבנה של ההבדלים עשויה לאפשר החזרה של הגנים שאבדו ולהעניק לטף סיכוי לשרוד בצורת קיצונית.
גם אם התפוקה תרד מעט, אומרת פארנט, התוצאה עשויה להציל חקלאות באזורים צחיחים. "יכול להיות שהתפוקה נמוכה, אבל לחקלאי הקטן יש מה לאכול - בין שיירד גשם בעוד עשרה ימים ובין שיירד בעוד שנתיים."
