האם צמחים ובקטריות יכולים לדבר? חוקרים מדגימים שכן

האם צמחים ובקטריות יכולים לדבר? חוקרים אומרים שכן

Prince Charles at Royal Horitcultural Society's 2006 show 

 

האם כדאי לדבר לצמחים? חוקרים אומרים שכן…

הנסיך צ’רלס אמר בראיון טלוויזיה ב-1986, ש”מאוד חשוב” לדבר לצמחים והם “מגיבים” כאשר מדברים אליהם. והנה ב-2007 מדען מדרום קוריאה בשם מי-ג’אונג טען שהוא ניגן את סונטת ליל הירח לצמחי האורז שלו כדי לעודד אותם לגדול ולפרוח מוקדם יותר.

הועלו מיני השערות לפיהן, אם נדבר לצמחים, הדבר יסייע להם לגדול. עד למרץ האחרון הפכו את דבריהם ללא יותר מאשר סאטירה.

אולם במרץ האחרון יצא מחקר מטעם ה-RHS הבריטי התומך בהשערה זו בדיוק. במשך 30 יום אמרו שיבדקו גידולי עגבניות בסארי שליד לונדון. שאלו: האם העגבניות אכן מקשיבות לקולות באמצעות אוזניות מכשיר ה-MP3 שיוצמדו לעציצים בהם הן גדלו? הגידולים ימדדו לפני, במהלך ואחרי הניסוי, וישוו את הצמחים המאזינים ל-MP3 עם צמחים שלדאבונם הרב לא ניתן להם MP3. הגנן קולין קרוסבי מצא עדות חותכת לכך שקולות מסוימים (לבטח קולה הערב של מלכת בריטניה או שמא קולו של הנסיך צ’רלס?) מעודדים גידול בריא של העגבניות. המחקר שבדיוק הוכרז באביב התקבל בבריטניה בקריאות אחד באפריל. אבל הגנן אמר: קחו זאת ברצינות רבותי. רצוי למצוא את מיקס הקול האנושי המתאים לעידוד גידול הצמחים. לגבי העגבניות, מסתבר שערבוב מתוכנן ומתאים של קולות גורם להן לגדול בקצב שווה. הבי בי סי דווח, כי מצפים שההקלטות ב-MP3 יכילו שירים, שירי ערש, סיפורים, שירים ואפילו חרוזים מאת שיקספיר. העיקר שהקולות יהיו בין 125 הרץ ל-250 הרץ – הטווח שמשפיע על הביטוי הגנטי בצמחים ומסייע להם לגדול. זהו. דברו לצמחים ואפילו בבריטניה תקבלו עצה כיצד ובאיזה תדר לעשות זאת…

צמחים ישראליים מדברים אלינו

ועתה נשאלת השאלה, מה יקרה אם תקשיבו למה שיש לצמחים לומר לכם? זוכרים את הסרט חנות קטנה ומטריפה? הצמח אודרי 2 הרעבה מדברת לסימור העני וגדלה בחנות הצמחים. מחקר משנה שעברה מצביע על צמחים ישראלים שמדברים אלינו. האם בישראל מתרחשים דברים מוזרים יותר מאשר באנגליה? בכל אופן אודרי 2 את לא לבד בעציץ.

ד”ר יוליה פנחסוב – שהייתה בשעתו הדוקטורנטית תחת הנחיתו של פרופ’ צבי דובינסקי מהפקולטה למדע החיים על שם גודמן באוניברסיטת בר אילן, גלתה שצמחים יכולים לומר לנו האם גופי מים הם בטוחים או מזוהמים. כמובן שלמחקר השלכות על בעית המים באזורנו. הגילוי יכול להזהיר על זיהומים ורעלים במי השתייה.

שני החוקרים פתחו טכנולוגיה שיכולה “להקשיב” לקולות שצמחי אצות מיקרוסקופיים משחררים אל תוך גוף של מים מזוהמים. הטכנולוגיה עובדת על העיקרון של הפוטוסינתזה (התהליך של המרת אור שמש לאנרגיה). החוקרים מקרינים את הצמח המימי בלייזר ירוק. אחר כך הם בודקים את קצב הפוטוסינתזה של צמחי האצות שגדלות במים. אם הצמח מממש את מלוא פוטנציאל הפוטוסינתזה, סימן הוא שהוא בריא.

אולם כאשר צמח האצה לא מימש את הפוטנציאל הפוטוסינטתי המלא שלו, פירושו שמשהו לא בסדר איתו. במצב זה הצמח ישתמש בחלק מאור הלייזר וימירו לאנרגיה, כאשר השאר מומר לחום. חום זה גורם למים להתפשט ולכן ליצור שינויים בלחץ. שינויים אלה הם למעשה גלי קול של ממש שניתן לאספם על ידי הידרופון – מיקרופון מיוחד שמתוכנן למים. בהתבסס על כמות אנרגית האור שמומרת לחום ולקול, החוקרים יכולים לחשב את השארית שנבלעה על ידי הצמח, וכך ללמוד על מצבו. אם למשל הצמח סובל מהרעלת עופרת, התוצאה של פסולת שהושלכה לגופי מים על ידי בטריות ומפעלי צבע, הוא יצור קולות שונים מצמח בריא.  

המצאה חדשה: הצמח מתקשר בטלפון ואומר: תשקו אותי

Botanicalls הוא פרויקט בריטי שמחבר צמחים לאדמה, לחיישנים ולמעגל חשמלי. דרך החיישנים עובר מידע על רמת הלחות של האדמה. אחר כך המידע עובר ללוח מחשוב, שמעביר את המידע לרשת ואז הנתונים עוברים למאגר ולמערכת טלפוניה. מערכת הטלפון מבצעת את שיחת הטלפון לדודה הבריטית הדאגנית, שאוהבת את הצמחים שלה בעציצים. כאשר היא מרימה את השפופרת הצמח (כלומר, קול אוטומטי) אומר לה: “אני צמא, תשקי אותי”.

on call 

צמחים ובקטריות מדברים יחד ביניהם

עברה שנה וחוקרים בראשות פתולוגית הצמחים מאוניברסיטת קליפורניה בדייויס, פמלה רולנד, גילו שמולקולת רצפטור בצמח נצמדת למולקולה פולשת מסוימת בבקטריה ויחד שתיהן מגנות כנגד פלישת מיקרוב שגורם למחלות. בניגוד לחיות, צמחים לא יוצרים נוגדנים נגד מחלות. וכך נראה שנתגלתה כאן איזו שהיא הגנה לא ידועה שהיא חלק ממערכת חיסון הצמח. כלומר, צמחים ובקטריות מתקשרים זה עם זה על ידי מולקולת איתות בקטריאלית שמתחברת עם רצפטור מסוים בצמחי אורז (בניסוי הספציפי הנדון) כדי לסלק מחלה הרסנית לצמחי האורז. את הממצאים החוקרים פרסמו בכתב העת Science ב-6 לנובמבר, לפני כמה ימים.

האם צמחים יכולים לדבר בינם ובין עצמם? חוקרים אומרים שכן

ביוני האחרון יצא מחקר חדש מבית מדרשם של אוניברסיטת קליפורניה דייויס ואוניברסיטת קיוטו ביפן שמראה שיתכן והצמחים מדברים זה עם זה באמצעות שליחת סיגנלים כימיים ביניהם.

חוקרים חתכו קטע מצמח בר בשם לענה משוננת, צמח שבדרך כלל מתרבה בארה”ב ולא באמצעות הליך של שיבוט עצמי. הם יצרו עותקים משובטים גנטית של אותו הצמח ושתלו חלק מהם ליד הצמח המקורי וחלק, ליד צמח שאין לו שום קשר גנטי לעותקים האלה. הם נתנו לצמחים לגדול בשמורה של אוניברסיטת קליפורניה. החוקרים החלו לגרום לנזק לעותקים של הצמחים, שאותם הם שתלו ליד צמח המקור, בצורה שמחקה נזק שהיה עושה חרגול או אוכל עשב טבעי אחר. אחר כך הם חיכו בסבלנות שנה שלמה. הם חזרו לאותו מקום אחרי שנה והם גילו להפתעתם שהצמחים שגדלו ליד צמח האב ידעו לזהות את הסכנה ששמה חרגול. הם ידעו להיזהר מחרגולים ולשקם את עצמם לאחר הנזק. הם סבלו מ-42 אחוז פחות נזק מאוכלי עשב למיניהם לעומת הצמחים שגדלו ליד צמחים שלא היו קשורים אליהם גנטית.

המסקנה של החוקרים הייתה שהצמחים שהיו בני אותה משפחה והיו סמוכים זה לזה, איכשהו ידעו להזהיר אחד את השני שעומדת להגיע מתקפה של אוכלי עשב ולומר לשכן שלהם: “הי, תגן על עצמך עכשיו מפני החרגול!” בצורה זו הם ידעו להכין את עצמם למתקפה ולהתגונן מאיומים בצורה אפקטיבית יותר. כלומר, השיבוטים של צמח הבר המקורי תיקשרו ביניהם וידעו לשתף פעולה זה עם זה כדי למנוע מהחרגולים לאכול אותם. אולם עותקי הצמחים, שנלקחו מהלענה המשוננת ונשתלו רחוק זה מזה, לא ידעו להזהיר את אלה שהם לא היו קרובים להם גנטית. מכאן מסתבר שלצמחים יש מנגנון להתנהגות מתוחכמת יותר משחשבו.

המחקר פורסם בכתב העת “מכתבי אקולוגיה” על ידי ריצ’רד קרבן מאוניברסיטת קליפורניה בדייויס וקאורי שיוג’יר מאוניברסיטת קיוטו באוצו ביפן. הוא מעלה את האפשרות שצמחי בר יכולים להבחין בין צמחים שהם זהים גנטית לבין אלה שהם לא זהים להם גנטית. פירושו, שצמחים יכולים להבחין בין אלה שהם דומים להם לבין אלה שהם לא. בדיוק כמו חיות, הן פעמים רבות מעדיפות לסייע לקרוביהן ולא לאלה שהם לא קרובי משפחתן. היכולת להבחין בין העצמי לבין מי שהוא לא עצמי הוא מכריע בטבע. תכונה זו מאפשרת לחיות רבות לפעול בצורה מועדפת לעבר חיות אחרות שהן קרובות להן מבחינת גנטית. אולם עדויות לכך שצמחים יכולים להתנהג כמו חיות המגוננות על קרוביהן לא היו חד משמעיות. ניסויים מסוימים הראו, שכאשר שורש של צמח צומח בסמוך לזה של צמחים שאינם קשורים אליו, השניים ינסו להתחרות על מקורות המזון והמים. היו ניסויים שהראו שאם ניקח צמח וניטול ממנו שני שורשים ונשתול אותם באדמה זה ליד זה. שני השורשים עדיין יתחרו זה עם זה על מקורות המזון והמים.

אולם הניסויים האחרונים של החוקרים מהקיץ האחרון, מראים שהצמחים לא יתחרו זה עם זה. ויותר מכך, המחברים מעלים את ההשערה שצמחים אחרים מתנהגים באותו האופן. החוקרים אינם יודעים כיצד הצמחים מדברים זה עם זה, אבל הם מעלים את ההשערה, שכנראה הצמחים עושים זאת באמצעות סיגנלים כימיים נדיפים. כאשר צמח אחד מותקף על ידי אוכל עשב, הוא פולט את הכימיקאלים האלה לאוויר, ובכך הוא מזהיר את חבריו מסביב כדי שיתגוננו. או יתכן שהצמח המותקף ממלא את עליהם של שכניו בכימיקאלים מזיקים לאוכלי העשבים כמו החרגולים שאז בורחים. או אולי הוא באופן פיזי מזיז את הגבעולים והעלים של שכניו בדרך כלשהי כדי לגרום להם להיות פחות טעימים לאוכלי העשב. יהיה אשר יהיה המכניזם, הוא עדיין לא ידוע. ובכל מקרה, מחקר כזה יכול להועיל מאוד לגננים ולמי שהצמחים בגינה ובעציצים יקרים ללבו. וכל עוד הצמחים לא מתכננים איזו מזימה כנגד האנשים אי שם בתוך העציצים, זה חיובי ואולי אף חסכני במים ובחומרי דישון כאשר הם מתקשרים. 

צמח מתחזה ומזהיר זחל לא להתקרב אליו

ביוני האחרון מצאו באקוודור צמח שמתחזה לצמח חולה כדי שמזיקים לא יאכלו אותו. הצמח מייצר עלים שמחקים את אלה שנהרסו על ידי הזחל של העש. זה מונע מהעש מלהטיל זחלים נוספים על העלים של הצמח, כי העש מניח כבר שהזחלים אכלו את מרבית המזון שעל העלה. וכך מסתבר שצמחים הם אולי יותר אינטיליגנטיים מאיתנו…

משמאל עלים שנאכלו על ידי עש ומימין הצמח מזייף מחלה כדי שזחלי העש לא יאכלו אותו:


A moth mined leaf and a variegated leaf of Caladium steudneriifolium

האם בקטריות יכולות לדבר בינן לבין עצמן? חוקרים אומרים שכן

חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה אשר בסן דיאגו פתחו אמצעים שמאפשרים להבחין בהדמיה באמצעות ספקטרומטרית מסות בתקשורת בין אוכלוסיות בקטריות שונות. המחקר מראה כיצד בקטריות “מדברות” זו עם זו (בשפת החיידקים כמובן). אם הבקטריות מדברות ביניהן ומשתפות פעולה, ניתן לתקוף אותן בהתאם למידע חדש זה.

למעשה החוקרים תארו דרך חדשה שבה ניתן להבחין במאבק בין הבקטריות מנקודת המבט האקולוגית בעולם המיקרוביאלי. כאשר בוחנים את האנטיביוטיקות שבהן אנו משתמשים היום, הרבה מהן זוהו כתוצרים טבעיים שאותם יצרו בקטריות, כמו למשל הפניצילין. בסביבתן הטבעית, הבקטריות משתמשות בנוסף בתרכובות אלה כאנטיביוטיקות כנגד סוגים אחרים של בקטריות המתחרות עמן על המשאבים. המחקר החדש יצר שיטה שיכולה לנטר ישירות את היצירה והשחרור של מולקולות התרכובות האלה (“שפת הבקטריות”). השיטה מתברר מפשטת משמעותית את היכולת לחקור את האינטראקציות הבקטריאליות והיא יכולה לספק דרכים חדשות לזיהוי ולפיתוח תרכובות אנטיביוטיות חדשות.

במאמר שפורסם שלשום בכתב העת “Nature Chemical Biology”, פיטר ס. דורסטיין מבית הספר לרוקחות והקולגות שלו – שני הפוסט דוקטורנטים יו-ליאנג ויוגאן קסו, יחד עם פול סטרייט מאוניברסיטת טקסס  מתארים גישה שאותה הם פתחו לתיאור האופן שבו הבקטריות מתקשרות בסידור מעבדתי. הסידור כולל את השיטה הידועה לחקר ביומולקולות:

Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight mass spectrometry (MALDIMS)

זהו כלי אנליטי לחקירת ביומולקולות. המולקולות מוצמדות למטריצה של מולקולות מתגבשות. לייזר חנקן פולט קרינת יונים על המטריצה והמולקולות סופחות את אנרגית קרינת הלייזר ומתאדות. המכשיר מצומד לספקטרומטר מסות.

החוקרים הצליחו לבנות סידור מעבדתי מסובך באמצעות ה-MALDI וספקטרומטר המסות ולצפות בהשפעות של איתותים מיקרוביאלים מרובים באינטראקציה בין כמה סוגי בקטריות. השיטה של החוקרים מורכבת מהדמיה תוך שימוש בספקטרומטרית המסות – טכניקה שמניבה תמונה כמותית: אילו כימיקאלים וכמה כימיקאלים נוצרים כדי להלחם במתחרה בקטריאלי על המשאבים.

בכדי לתקשר, בקטריות מפרישות מולקולות ש”אומרות” למיקרובים אחרים המתחרים איתן על המשאבים: “אני עצבני, תפסיק כבר לגדול”, “אני זקוק ליותר מזון”, “בוא קרוב יותר, אני יכול לספק לך חומרי מזון”. כמובן לכן שמדובר בשיחות כימיות, כלומר באיתותים כימיים: החוקרים ממפים מאות אינטראקציות בין הבקטריות, הפרשות מולקולות והאינטראקציה שלהן עם מערכת ההגנה של הגוף.

הבקטריות המדברות של בוני בסלר

בוני בסלר גילתה שבקטריות “מדברות” זו עם זו באמצעות שפה כימית שמאפשרת להן למסור זו לזו מידע אודות מתקפות ודרכי התגוננות: 

Advertisements

0 thoughts on “האם צמחים ובקטריות יכולים לדבר? חוקרים מדגימים שכן

  1. מעולה, כתוב בצורה בהירה ומסודרת והקישור למקורות מוסיף המון!

    נהניתי מאוד לקרוא על דברים שעד לאחרונה אם היית מאמין בהם היית נחשב לשוטה. מדהים כמה המדע אמיץ ומוכן לבחון כל דבר בלי חשש.

  2. ראשית אני רוצה להגיד שהבלוג נהדר ואני קורא אותו מזה זמן. עד לאחרונה לא ניתן היה להגיב ואני חושב שזה שדרוג חיובי. המאמרים שלך מביאים מדע מקצועי לקורא הבלתי מלומד ועל כך כל הכבוד.

    תיקון הטעות הקל הוא שיוליה כבר מזמן מזמן לא דוקטורנטית. אני זוכר שעוד כשהייתי במאסטר אצל צבי דובינסקי היא כבר סיימה את הדוקטורט (זה היה ב-2003 ומאז אפילו אני הספקתי ללמוד משהו על פוטוסינתיזה). ד”ר יוליה פנחסוב ופרופסור צבי דובינסקי הגאון כבר הופיעו כמה וכמה פעמים עם מחקר מעניין זה בשנים האחרונות.

    בברכת חברים,
    ד”ר עמי בכר
    מחסידי פרופ’ דובינסקי הנלהבים.

  3. לצד המאמרים הרציניים, ה’מחקר’ הראשון שאת מצטטת לא מתאר בכלל תוצאות, אלא רק משהו שהולך לקרות, וגם זה נשמע כמו מדע פרינג’. היכן התוצאות? מה קבוצת המדגם? מה קבוצת הביקורת? איפה הניתוח הסטטיסטי?

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s