העגבניות המוצגות כאן נוצרו עם כלי חדשני לעריכת גנים בשם CRISPR. האם מזונות כמו זה הם הפתרון לתזונה טובה יותר וביטחון תזונתי מול שינויי האקלים?   מדען בוחן צמח ידיים אוחזות ירקות עדיין מחוברים לצמח קרדיט: דוד מלוש

בבוקר קריר אחר באפריל, זקארי ליפמן, Ph.D., ואני עמדנו מתבוססים בחום ובלחות המלאכותיים של חממה במעבדת Cold Spring Harbor - מתקן המחקר המפורסם בלונג איילנד שהיה חלוץ בגילוי ה-DNA - ובהינו בו. עתיד החקלאות. זה היה צמח עגבניות, אבל הוא לא היה דומה לאף צמח שהיה קיים אי פעם. היכן שרובם ארוכים ורגליים, זה היה קצר ועמוס. במקום שבו רובם חוטים את הפירות שלהם על גבעולים בודדים, זה התהדר באשכולות צפופים של עגבניות שרי אדומות עזות, כמו ענבים על גפן. ליפמן, גנטיקאי צמחי עם חיתוך זקן והתלהבות מדבקת לכל דבר עם עלים, יצר את הצמח באמצעות CRISPR, טכניקה חדשה לעריכת גנים שחוללת מהפכה בגידול צמחים. והוא מאמין שהטכנולוגיה הזו נמצאת בחזית הגל ש-אם הצרכנים יקבלו את זה - עשויה להפוך את היבולים לעמידים יותר, מניבים יותר ובר-קיימא, ובנוסף לייצר מזון מזין וטעים יותר.



'תראה את האשכול הזה!' אמר ליפמן, כורע על ברכיו כדי לתפוס חופן פירות. 'זו דוגמה קיצונית שבה התחלנו עם עגבנייה שרי שהיתה גבוהה מאוד ועשינו שלוש עריכות גנים'. כוונון של שתי פיסות ה-DNA הראשונות הפך את הצמח לקצר ופורה, והשלישי כיווץ באופן דרמטי את אורך הגבעול בין כל פרי, והפך את הצמח לדינמו קשוח ומייצר עגבניות מושלם עבור חוות אנכיות עירוניות, בהן גדלים יבולים חלל מצומצם ומקורה. לחקלאות אנכית יש כמה יתרונות סביבתיים: היא יכולה להפחית את קילומטרים המזון של התוצרת שלנו (ואת טביעת הרגל הפחמנית) ולהגן על יבולים מפני מזג אוויר מוזר כמו סופות קיצוניות או בצורת (להסתכל עליך, שינויי אקלים). זה גם דורש הרבה פחות קרקע ומשאבים מאשר חווה מסורתית.

קרא עוד: GMOs: האם הם בטוחים? מה היתרונות והחסרונות?





פריצות דרך כמו העגבנייה הזו הן ההבטחה של CRISPR, שהפכה את מדעי הביולוגיה - מרפואה לחקלאות - מאז שהגיעה למקום ב-2012. CRISPR הוא כלי מולקולרי מיקרוסקופי שניתן לתכנת לבצע שינויים מדויקים ב-DNA של כל יצור חי. זה מדויק להפליא וקל לשימוש. (ראה 'CRISPR: הסבר,' להלן.) רוב הגידולים שעברו מהונדסים גנטית (GMO) כרוך בהעברת גנים שלמים בין מינים והיה כל כך לא מדויק עד שפרויקטים טיפוסיים ארכו שנים, אבל CRISPR וטכנולוגיות עריכת גנים אחרות יכולות לשנות אותיות בודדות של DNA באורגניזם קיים, המחקה את סוג המוטציות האקראיות שהמגדלים היו תלויים בהן באופן היסטורי.

מה שבאמת העיף את ליפמן זה כמה מהר זה עובד. במקום שבו מגדלים מסורתיים יכולים לדרוש עשרות שנים כדי ליצור זן חדש, לחצות ולחצות זנים שונים בסבלנות ולקוות שהתכונות הנכונות מתאחדות, הוא הצליח לקחת תא מעגבנית שרי ישנה, ​​לשנות את התכונות שרצה באמצעות CRISPR, ולגדל חדשות צמחים בעוד כמה חודשים. (ראה 'ארבע דרכים ליצירת זני יבול חדשים,' להלן.)



ולמרות שעגבניות שרי ננסיות אחת לא תשנה את העולם, מומחים רבים מאמינים שסוג של עריכת גנים מדוקדקת האפשרית כעת תחולל מהפכה ירוקה חדשה בחקלאות - ואף לא מוקדם מדי. כבר עכשיו, החקלאים בעולם מאבדים עד 25% מהיבול שלהם בגלל בצורת ולחץ חום. ככל ששינויי האקלים ימשיכו לרחוש, מספר כשלי היבול יעלה. אבל חוקרים כמו ליפמן מתחילים לתכנן יבולים שיכולים לסבול טמפרטורות גבוהות יותר ולייצר יותר מזון תוך שימוש בפחות מים ופחות כימיקלים. וזה יכול לעשות את ההבדל בין עולם בטוח במזון לעולם מפחיד הרבה יותר. למעשה, מחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת מחקר טרנסגני מצאו שרוב 114 המומחים שנסקרו (שילוב של מדענים, חוקרים, אנשי ביוטכנולוגיה ופקידי ממשל) מאמינים שלעריכת גנים יש פוטנציאל לשפר את תפוקת היבול, האיכות, החוסן האקלים וביטחון המזון העולמי, ו-68% מסכימים שהיא יכולה לעזור להפחית את טביעת הרגל הסביבתית של החקלאות.

רוב 114 המומחים שנסקרו מאמינים שלעריכת גנים יש פוטנציאל לשפר את תפוקת היבול, האיכות, החוסן האקלימי וביטחון המזון העולמי, ו-68% מסכימים שהיא יכולה לעזור להפחית את טביעת הרגל הסביבתית של החקלאות.

- מחקר טרנסגני

כשהתכרעתי כדי לבדוק את האשכולות המבריקים של פירות ארגמן, יכולתי להרגיש בראשי את החבטות הראשונות של שינוי פרדיגמה. תמיד הייתי סקפטי לגבי GMO. אבל ככל שדיברתי עם ליפמן ואנשי צמחים אחרים, ולמדתי על טכניקות כמו CRISPR, כך התחלתי לתהות אם ה-GMO הישנים הם רק שלב מתבגר מביך של הטכנולוגיה, והאם הדור האחרון של הצמחים הזה אכן עשוי להפוך את שלנו אספקת מזון בר קיימא, בטוחה וטעימה יותר.

  גרפי המסביר את CRISPR מדען בוחן צמח זכרי ליפמן נוטה לערוך עגבניות גנטיות בחממה העצומה של המעבדה שלו. נכון לעכשיו, הוא מגדל יותר מתריסר זנים, כמו גם דובדבנים, עם הרבה יותר סוגים של תוצרת בעבודות.

שורשי השינוי הגנטי

רוב האנשים לא מבינים שהחיבוק של ענקית מונסנטו להנדסה גנטית בשנות ה-70 וה-80 היה אמור לעזור לחקלאים לשחרר את התלות שלהם בכימיקלים. הסכנות המדאיגות של DDT וחומרי הדברה אחרים התבררו, ומדענים במונסנטו החלו להתנסות בדרכים להשתמש בגנטיקה כדי לשלב צורות טבעיות של הדברת מזיקים בגידולים. ההצלחה הראשונה שלהם הייתה Bt תירס וכותנה, שהכילו גן מחיידק אדמה טבעי ( חיידק הטורגיינסיס ) שהפך את הגידולים לרעילים לתולעים מסוימות שפוקדות אותם - אך לא השפיע על חרקים או יונקים אחרים. גידולי Bt הפחיתו את כמות חומרי ההדברה שנאלצו החקלאים להשתמש בגידולים אלה בעד 99%.

אם מונסנטו הייתה ממשיכה בנתיב הזה, ייתכן שההיסטוריה של ה-GMO הייתה שונה מאוד. אבל במקום זאת, החברה הפנתה את המיקוד שלה להפיכת גידולים עמידים בפני Roundup, קוטל העשבים השובר שלה, על ידי החדרת גן מחיידק אחר. תירס שדה Roundup Ready (שגדל להזנת בעלי חיים, אתנול ומזון מעובד, בניגוד לתירס מתוק) ופולי סויה שוחררו בשנות ה-90. חקלאים אהבו אותם. במקום הדברת עשבים מאומצת ולא מדויקת, הם יכלו פשוט לרסס את היבולים שלהם בגליפוסט (הכימיקל הפעיל ב-Roundup) ולהרוג את כולם. כיום, רוב תירס השדה והסויה הנטועים בצפון אמריקה הם Roundup Ready, והשימוש העולמי בגליפוסאט התפוצץ.

צרכנים רבים מודאגים מההשפעה של כל שאריות קוטלי העשבים הללו על בריאותם והן על הסביבה, אבל יש עוד דאגה מהותית יותר. לקחת גן מאורגניזם כמו חיידק ולהעביר אותו לגן שונה בטירוף כמו צמח תירס פשוט נראה מפחיד. האם יכולות להיות השלכות לא מכוונות לערבוב גנים בדרכים שהטבע לעולם לא היה מאפשר? למרות הבטחות המדענים ש-GMO בטוחים לאכילה, צרכנים רבים לא רוצים חלק מהם. זה לא מנע מתירס, סויה וקנולה GMO להשתלט על אספקת המזון, שם הם די בלתי נראים ונאכלים כל יום. פירות וירקות, לעומת זאת, נותרו ברובם ללא פגע. זה יכול לעלות מאות מיליוני דולרים לפתח GMO ולנהל אותו דרך המכשולים הרגולטוריים התלולים שה-USDA כופה על גידולים מהונדסים. ובהתחשב בתגובת הנגד הציבורית, מעט חברות מוכנות להסתכן בכך.

אבל כשליפמן קרא את המאמרים הראשונים על CRISPR, הוא ידע שגידול היבול השתנה לנצח. 'תפסתי פתק דביק וכתבתי 'מקדם CRISPR' והדבקתי אותו לשולחן שלי. היו דברים שתמיד רציתי לנסות, אבל דחפתי אותם לאחור כי לא היו כלים לעשות. ברגע שהמחקרים הגיעו, הרעיונות האלה - כמו האמרגן CRISPR - הלכו ישר לחזית. זו תקופה מרגשת אכזרית', הוא אמר כשבדקנו עשרות עגבניות שעברו עריכה גנטית בחממה של Cold Spring Harbor.

כל גן בצמחים ובבעלי חיים, הוא הסביר, מגיע עם פיסת DNA הנקראת פרומוטור, השולטת באנרגיה של הגן הזה. אם הגן הוא המכונית, המקדם הוא דוושת הגז. על ידי שימוש ב-CRISPR כדי להתעסק עם מקדמים, ליפמן יכול לגרום לכל גן לרוץ מהר, לאט או לא בכלל. זה יהיה הרבה יותר קל לביצוע, וחשוב מכך, לא יהיו גנים זרים בצמח - כי הוא היה מכוונן את ה-DNA של העגבנייה עצמה. כל השינויים האלה היו דברים שעלולים להתרחש באופן טבעי אם למגדל היה מזל מאוד מאוד. ליפמן קיווה שזה יגרום לגידולים ערוכים בגנים פחות מטרידים את הצרכנים והרגולטורים הפדרליים.

בשנה שעברה, ה-USDA אישר כי הוא לא יתייחס לגידולים אלה בצורה שונה מזו המסורתיים, וקבע כי 'ה-USDA אינו מסדיר או מתכננת לווסת צמחים שאחרת היו יכולים להתפתח באמצעות טכניקות גידול מסורתיות', מכיוון שהסוכנות שוקלת הצמחים החדשים שנוצרו 'שלא ניתן להבחין מאלה שפותחו באמצעות שיטות רבייה מסורתיות'. זה מקטין מאוד את הזמן והכסף הנדרשים כדי להביא לשוק מזון שנערך בגנים, מה שהופך אותו לכדאי עבור גידולים מיוחדים קטנים יותר וחברות עצמאיות - כלומר אנחנו הולכים לראות הרבה מהם. כבר בעבודות: קקאו ובננות עמידים למחלות, פולי קפה ללא קפאין, תותים ועגבניות מעודדי טעם, פטריות ותפוחים שאינם משחימים ועוד רבים. (ראה 'קניות במכולת עומדות להשתנות,' להלן.)

כמה מהגידולים המבטיחים ביותר שעברו עריכת גנים מגיעים מ-Calyxt, חברת מינסוטה המשתמשת בטכניקה דומה ל-CRISPR, הנקראת TALEN. בפברואר החלה החברה למכור את המזון הראשון שנערך בגנים, שמן סויה בשם Calyno שעשוי מסויה אך בעל פרופיל שומני דומה לשמן זית. גידולים נוספים בפיתוח ב-Calyxt כוללים חיטה בעלת סיבים גבוהים יותר, אספסת שבעלי חיים יכולים לעכל ביתר קלות (כתוצאה מכך פליטת מתאן נמוכה יותר), שמן קנולה עם הרכב שומן אפילו בריא יותר ותפוח אדמה שיכול לעמוד טוב יותר באחסון קר.

אבל האם אנשים יאכלו אותם? צרכנים רבים וקבוצות תמיכה נותרו חשדניות עמוקות בעריכת גנים. בסקר של מרכז המחקר Pew בשנת 2018, 59% מהנשאלים אמרו שהם מאמינים שמזון GM יוביל לבעיות בריאות ו-56% ראו שהם רעים לסביבה. (למרות ש-76% אמרו שהם יכולים להגדיל את אספקת המזון העולמית.) המובילים את המאבק נגד CRISPR בצד ללא מטרות רווח הוא Friends of the Earth, שפרסם דוח ב-2018 שכותרתו אורגניזמים ערוכים בגנים בחקלאות: סיכונים והשלכות בלתי צפויות . כפי שהסבירה המחברת המשותפת של הדו'ח דנה פרלס, 'טכניקות הנדסה גנטית חדשות כמו עריכת גנים הן מסוכנות ... [ואלה] יש להעריך כראוי את ה-GMO החדשים לגבי השפעות בריאותיות וסביבתיות לפני שהם נכנסים לשוק ולמערכת המזון שלנו.' בין החששות שמפרט הדוח הוא ש-CRISPR עלול ליצור שינויים גנטיים או שגיאות לא מכוונות, או לשנות גנים חשובים באופן שיש לו השלכות בטיחותיות על בריאות האדם והסביבה.

עם זאת, האם הם באמת קשים יותר ביסודו מגידולים מסורתיים? לא בהכרח. כפי שליפמן ציין בפניי, סוג השינויים ש-CRISPR עושה הם בדיוק מה שקורה בגידולים שלנו במשך אלפי שנים, וכתוצאה מכך פירות או זרעים גדולים יותר, תפוקות טובות יותר וצמיחה צפויה יותר. מוטציות קורות בכל פעם שאורגניזם מתרבה: מתוך מיליארדי אותיות ה-DNA בגנום שלו, אלפים עוברים צילום שגוי ומדי פעם מתקבל משהו מדהים. זה מה שמניע את האבולוציה. אז לדאוג לגבי גן ערוך יחיד, אמר ליפמן, אין היגיון. 'זו מוטציה אחת בים של כאלה שכבר קיימות. כל צמח שאתה אוכל מכיל אלפי מוטציות חדשות', הוא משך בכתפיו. 'איך אתה מרגיש?'

'אנחנו נוטים לזלזל בסיכונים של טכנולוגיות מוכרות ולהעריך יתר על המידה את הסיכונים של טכנולוגיות חדשות'.

- מייגן ג'יי פאלמר, Ph.D.

מייגן ג'יי פאלמר, Ph.D., חוקרת מחקר בכירה במרכז לביטחון ושיתוף פעולה בינלאומי של סטנפורד, שהיא מומחית להערכת הסכנות של טכנולוגיות חדשות, הסכימה. 'הסיכון הוא יחסי', היא אמרה לי. 'אנחנו נוטים לזלזל בסיכונים של טכנולוגיות מוכרות ולהעריך יתר על המידה את הסיכונים של טכנולוגיות חדשות. גידול מסורתי יכול להכניס מוטציות אקראיות יותר ממה שעושה עריכת גנים'. פאלמר אמר שעלינו לשקול גם את ההקשר המשתנה שבו אנו מעריכים טכניקות חדשות: 'אנו יודעים שאנו עומדים לעמוד בפני כל מיני סיכונים בעתיד, כמו אלה הנלווים לשינויי אקלים. אם הטכנולוגיות הללו עשויות לעזור לנהל אותם, זה שיקול חשוב'.

מעבר לעגבניות ופטריות

לא משנה כמה מומחים מאשרים את הבטיחות של מזונות ערוכים בגנים, עבור הצרכנים גורם הזחילה מתנשא. זו הסיבה שהאורגניזם המהונדס המבטיח ביותר בחקלאות עשוי להיות כזה שאנשים לא צריכים לאכול כלל. זה חיידק שנקרא מוכח, וזה מה שהחקלאי של צפון דקוטה צ'אד רובלקה טיפל איתו בזרעי החיטה שלו לפני ששתל אותם באביב הזה.

רובלקה חווה 3,000 דונם של חיטת דורום, פולי סויה, חמניות, קנולה ופשתן על אדמה שחוזרת במשפחתו במשך דורות. אבל הוא חלק מגל חדש של חקלאים צעירים, מודעים לסביבה, בעלי ידע טכנולוגי, שמטלטלים את העניינים במערב התיכון, ולדעתו מוכח יכול להפחית מאוד את השימוש בדשן חנקן, שהוא אחת הבעיות הסביבתיות הגדולות של החקלאות.

חנקן חיוני לצמיחת צמחים, והגידולים המהירים שלנו דורשים אספקה ​​אינטנסיבית שלו. אבל רק כמחצית מ-120 מיליון טון הדשן המיושמים מדי שנה הופכים אותו למעשה לגידולים. 'כניסת חנקן לאדמה היא כנראה כאב הראש הגדול ביותר שיש לחקלאי', אמר רובלקה. 'זה יקר. ולהעלות את זה בשלב הנכון זה כמעט בלתי אפשרי'. אם התנאים רטובים מדי, הוא בורח לנהרות, שם הוא גורם לאזורים מתים החונקים את החיים מהימים שהם מתרוקנים אליהם. אם התנאים יבשים מדי, הוא מתאדה לאוויר והופך לגז חממה מרכזי. לפי הערכות של EPA, יישום דשן מייצר 74% מכל פליטת החנקן של תחמוצת החנקן בארה'ב - צורה מזיקה במיוחד של גז חממה (הוא חזק פי 300 מפחמן דו חמצני). עם זאת, לוותר על הדשן הזה אינה אופציה כרגע; בלי זה, היינו מייצרים רק חצי מכמות מזון, ו-3 מיליארד אנשים ברחבי העולם עלולים להיות רעבים.

מוכח עשוי לשנות זאת. בחדר הגידול המואר בפלורסנט של סטארט-אפ בברקלי, קליפורניה, בשם Pivot Bio, בדקתי עשרות צמחי תירס ופולי סויה בקופסאות מלאות בחול. חיו בסימביוטי על שורשיהם היו חיידקים מוכחים (שהושמו על הזרעים). הם תוכננו למשוך ברציפות חנקן מהאוויר - דבר שרוב הצמחים אינם מסוגלים לעשות בעצמם - ולהזין אותו בכפית ישירות לשורשי הצמחים. בעולם הטבע, כמה חיידקים עושים זאת בכמויות צנועות, אבל עריכת גנים העלתה את התהליך בכמה דרגות. ככל שהצמחים גדלים, החיידקים מתנחלים ומספקים תזונה יציבה של חנקן מבלי לאבד שום למים או אוויר. ולמרות שמוכח שלא יכול לייצר מספיק חנקן כדי להחליף לחלוטין את השימוש בדשן, ההשפעה שלו עדיין עלולה להיות עצומה.

זה משך את תשומת לבו של צ'אד רובלקה. 'נמכרתי! משהו שאינו כימי ויכול לעזור לאיכות הסביבה יכול להיות שחקן גדול בחווה שלנו', אמר. 'אם נוכל להשתמש בחיידק כדי לקבל את בליטת החנקן כשאנחנו צריכים אותה מבלי שנצטרך ליישם אותה בעצמנו, זה יכול להקל על 50% מצרכי הדשן שלנו.' זה, בתורו, יפחית משמעותית את נגר החנקן ואת פליטת גזי החממה. באמצע הקיץ, הוא כבר ראה תוצאות גם בגידולי החיטה שלו. 'כאשר לקחנו דגימות, כל אחת הראתה הבדל ניכר מהחיטה הלא מטופלת', אמר רובלקה. 'החיטה המוכחת הייתה גבוהה יותר באופן ניכר ובעלת מסת שורש גדולה יותר. זה היה מרגש ואני מקווה שהתוצאות הללו יובילו ליבול גדול יותר בסופו של דבר'.

מחקר שערכה Pivot Bio מצביע על כך שאם שליש מחקלאי התירס באמריקה יאמצו את מוכח, זה יהיה שווה ערך לגז החממה של הורדת כמעט 1.5 מיליון מכוניות מהכביש ויכול למנוע 500,000 טונות של חנקות מלפלוט אל נתיבי המים. כאשר ישבתי עם מנכ'ל Pivot Bio, Karsten Temme, Ph.D., בשולחן ישיבות ליד חדרי הגידול, הוא אמר לי עד כה, כל כך טוב: 'בשנת 2018, בדקנו את Proven עם כמה עשרות חקלאים. אמרנו, 'נסה את המוצר שלנו ותראה מה אתה חושב'. כל אחד מהם כבר נרשם להיות לקוח מסחרי השנה. היינו מפוצצים'. החברה יכלה לייצר רק מספיק מוכח כדי לספק לכמה מאות מגדלים ב-2019, אבל עם משקיעים כמו Breakthrough Energy Ventures של ביל גייטס שתומכים בה, טמה מצפה להתרחב לאלפים ב-2020.

ל-Pivot Bio יש מתחרים רבים בתחום ה'ביולוגיות' המהונדסות - חיידקים ואנזימים המחזקים את הצמחים בדרכים שונות. בעוד כמה מנסים לפצח את בעיית הדשנים, אחרים שואפים לעזור לצמחים לסבול מתח מחום או בצורת. 'מיקרובים הם כמו הרחבה של המערכת החיסונית של הצמח', הסביר טמה. 'הם יכולים לעזור לה לעמוד בשינויי האקלים ולהפוך את כל מערכת ה-ag ליותר גמישה ובת קיימא.' חומרים ביולוגיים אחרים מתוכננים להילחם בעשבים שוטים. וכשזה יקרה, אמר רובלקה, הוא יהיה הראשון בתור: 'אנחנו לא אוהבים להשתמש בקוטלי עשבים כמו שאתם לא אוהבים לשמוע עליהם!'

לקראת מערכת מזון מגוונת יותר

עד כמה שליפמן מתרגש מהעגבניות החדשות שהוא מכין, הדבר שהכי מרגש אותו ב-CRISPR הוא בכלל לא עגבניות. 'בוא תראה את זה,' הוא אמר, והוביל אותי לחלק אחר של החממה, שם שלטה גדר חיה מרופדת בקיר אחד. 'אתה מסתכל על האב הקדמון הפראי של העגבניות. בסביבתה המקומית של מרכז ודרום אמריקה, העגבנייה היא לא חד-שנתי. זה רב שנתי גבוה, עצי ועצי.' הוא הרים עלה כדי לחשוף גוש ירוק זעיר. 'רואים את הפרי הקטן הזה כאן? הוא לא הולך להיות גדול יותר משיש קטנטן.'

במשך אלפי שנים, מגדלים הצליחו להגדיל את גודל העגבנייה על ידי בחירה מתמדת של צמחים עם מוטציות שיצרו פירות גדולים יותר - אבל ממש עד שנות ה-20, רוב העגבניות היו שרועים. ואז חקלאי מפלורידה גילה צמח עם מוטציית פריק שהפכה אותו לדחוס ופרי צפוף, והוא הוליד את תעשיית העגבניות המודרנית. לפתע ניתן היה לגדל אותם כגידולי שורה ולקטוף אותם בקלות. רוב הזנים המסחריים הם צאצאים מאותו צמח מקורי.

'מתוך מאות אלפי מיני צמחים, עשרות אלפים אכילים', אמר. 'אנחנו כנראה אוכלים כמה מאות'.

- זכרי ליפמן, Ph.D.

וככה זה לגבי רוב גידולי המזון שלנו, אמר לי ליפמן. כל אחת מהן הייתה תלויה במוטציות נדירות כדי להפוך אותן למשהו שניתן לחקלאות. 'מתוך מאות אלפי מיני צמחים, עשרות אלפים אכילים', אמר. 'אנחנו כנראה אוכלים כמה מאות'. במילים אחרות, על כל עגבנייה או ארטישוק שהפכו מבויתים, עוד 500 פירות וירקות בר אכילים לא. ועל כל גן שימושי שגייסנו לחקלאות, עוד 500 יושבים בצד. מי יודע אילו דרכים טריות להתמודד עם בצורת, חום, מחלות, מזיקים, תזונה, טעם ואתגרים עתידיים אחרים עשויים להימצא בכל החוכמה הטבעית שהצטברה?

'אנחנו פותחים את המאגרים האלה של מגוון גנטי בטבע!' קרא ליפמן, דחף אותי אל מעבר לחממה כדי להביט בשני שיחים רחבי ידיים. 'אני חושב שיש פוטנציאל אמיתי להפוך את זה ליבול פירות יער מרכזי.' מתחת לעלים של צמח אחד השתלשלו עששיות נייר, שכל אחת מהן החזיקה פרי יחיד וקטן. הם היו דובדבנים, צמחי בר טעימים שמייצרים באופן טבעי רק פרי אחד לכל ענף. 'אני אוהב את הטעם של הדברים האלה,' אמר ליפמן. 'אבל הם היצרנים הגרועים ביותר שאפשר להעלות על הדעת והם לוקחים נצח עד פירות. זה סיוט. אבל אנחנו יכולים להפוך אותם לדחוסים יותר, לפרוח מהר יותר ולהיות בעלי פירות מרוכזים יותר'.

בטח, זה רק טחון (בסדר, אולי טחון טעים), אבל אם CRISPR יכול לשים אותם בסופר במחיר הגון, מי יודע מה עוד זה עשוי להוסיף לרפרטואר שלנו?

ליפמן קטף דובדבן, קילף את הפנס והושיט לי אותו. 'תריחי את זה. הם כל כך טובים. כל ריחות האננס והוניל האלה.' כשעמדתי שם בגן המכוסה זכוכית, החזקתי את הפרי עד האף והתלבטתי אם לנגוס. היה לו ריח מוזר אבל מפתה, חדש ועם זאת מוכר עמוק, כמו משהו מהעבר הקדמוני שלנו. הייתי הכל בפנים.

CRISPR: הסבר

 גרפי המסביר את CRISPR איור מאת ג'ינג ג'אנג

CRISPR הוא ראשי התיבות הקליט של מונח לא קליט בעליל: Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. בשנת 2012, צוות של מדענים מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, בראשות ג'ניפר דודנה, Ph.D., פרופסור לכימיה וביולוגיה מולקולרית ותאית, גילה כיצד להשתמש ב-CRISPR כדי לבצע עריכות גנים ממוקדות כמעט בכל אורגניזם. עריכת הגנים עובדת גם על בעלי חיים. לחוקרים יש תוכניות גדולות לפרות חסרות קרניים (שלא יצטרכו לעבור הוצאת קרניים כואבת ועתירת עבודה), תרנגולות חסינות מפני שפעת העופות וחזירים שאינם חולים בתסמונת הרבייה והנשימה של החזירים (שעולה לחקלאים אמריקאים מיליארדי דולר לשנה). בניגוד לצמחים, ה-FDA אכן מסדיר עריכת גנים בבעלי חיים - הוא מיישם כרגע את אותם כללים כמו לגבי הנדסה גנטית - מה שהופך את זה ליקר מדי ולאורך זמן להביא את רובם לשוק. הנה מבט מפורט יותר על האופן שבו הטכנולוגיה פועלת לעריכת גנים.

1. מדענים מזהים את הגן לתכונה שהם רוצים לערוך.

2. לאחר מכן הם מעצבים גדיל של RNA מנחה (מולקולה שיכולה לאתר ולקרוא את המידע הגנטי הכלול ב-DNA) כך שיתאים לרצף המדויק של ה-DNA באותו גן. אנזים - בדרך כלל כזה שנקרא Cas9 - שפועל כמעין מספריים מולקולריים, מחובר ל-RNA.

3. מבנה CRISPR מתווסף למבחנה או לצלחת פטרי יחד עם התא שיש לערוך.

4. ה-RNA המנחה מחפש את הגנום של התא עד שהוא מוצא את רצף ה-DNA התואם - בערך כמו בחירת חשוד ממערך משטרתי (גדול מאוד) ואז ננעל.

5. ה'מספריים' של Cas9 לאחר מכן גוזרות את ה-DNA בדיוק באותה נקודה. אם מדענים פשוט רוצים להשבית את הגן, זה מספיק. אבל הם יכולים גם לבצע עריכה על ידי הוספת פיסת DNA חדשה עם רצף של תכונה חדשה שהם רוצים.

6. לתאים יש אנזימי תיקון טבעיים שתופרים גדילי DNA שבורים יחד. אם נוספה פיסת DNA חדשה, היא תתפור לתוך הפער, וישנה את הגן.

7. כשהתאים מתרבים, לכולם יהיה ה-DNA החדש ויבטאו את התכונה הרצויה.

4 דרכים להכנת זני יבול חדשים

כיצד עריכת גנים שונה מ-GMO ושיטות אחרות לגידול צמחים

גידול מסורתי

מועסק ראשון: מאז החלו בני האדם לטפח צמחים (לפני כ-23,000 שנה).

איך זה עובד: מגדלים מאביקים שני זנים מאותו מין. לזרעים המתקבלים יש שילוב של גנים משני ההורים, יחד עם מוטציות אקראיות רגילות. מגדלים מגדלים אותם ובוחרים את הצמחים עם התכונות הרצויות ביותר. שיטה זו כוללת גם הכלאות, שהחלו בשנות ה-20 של המאה ה-20: שני צמחים שונים לחלוטין עוברים הכלאה על מנת לייצר צאצאים בעלי תכונות משני ההורים, כמו חציית לימון עם תפוז מנדרינה להכנת לימון מאייר. (נורי ירושה, לעומת זאת, מופצים באמצעות האבקה פתוחה - לתת לצמחים ללכת לזרע ואז לשמור ולשתול מחדש את הזרעים הללו. מדי פעם מתרחשות מוטציות טבעיות וחקלאים בוחרים את התכונות שהם אוהבים ומגדלים אותם זנים חדשים).

מספר הגנים המושפעים: כמה גנים לגנומים שלמים.

תקנה פדרלית: אף אחד.

בשימוש על: כמעט כל מה שאנחנו אוכלים.

MUTAGENESIS

מועסק ראשון: שנות ה-50

איך זה עובד: זרעים נחשפים לקרינה ו/או כימיקלים כדי לייצר מוטציות בגנים שלהם, ואז נובטים. מגדלים בוחרים את התוצאות המעניינות ביותר (שאינן ניתנות לחיזוי) ומכלילים אותן עם זנים קיימים.

מספר הגנים המושפעים: מאות עד אלפים.

תקנה פדרלית: אף אחד.

בשימוש על: מזונות נפוצים רבים, כגון אשכולית אדומה, אורז, קקאו, שעורה, חיטה, אגסים, אפונה, בוטנים ונענע.

שינוי גנטי (המכונה GMO, או טרנסגני)

מועסק ראשון: שנות ה-80

איך זה עובד: מהנדסים גנטיים מבודדים גן שלם ממין אחד ומחדירים אותו למין אחר לגמרי.

מספר הגנים המושפעים: אחת עד שמונה.

תקנה פדרלית: גָבוֹהַ

בשימוש על: גידולים כגון תירס שדה, פולי סויה, קנולה, חצילים ופפאיה.

עריכת גנים

מועסק ראשון: שנות ה-2010

איך זה עובד: מהנדסים גנטיים משתמשים ב-CRISPR או בכלים מולקולריים אחרים כדי לבצע שינויים ספציפיים ב-DNA של תאי צמחים בודדים.

מספר הגנים המושפעים: אחד או יותר.

תקנה פדרלית: אף אחד

בשימוש על: כ-25 מזונות עד כה, כולל אורז, תירס, חיטה, הדרים, תפוחי אדמה וקפה.

קניות במכולת עומדות להשתנות

אלה כמה מזונות ערוכים בגנים שתוכלו לראות במהלך השנים הקרובות:

בננות עמידות למחלות

למה: כדי להגן על Cavendish, זן הבננות המסחרי העיקרי, מפני הרס על ידי מחלות, כולל כזו הנגרמת על ידי פטרייה בשם Fusarium.

פולי סויה עמיד לבצורת

למה: כדי לשמור על ייצור מזון עולמי בקיץ חם ויבש יותר.

עגבניות קומפקטיות עם תשואה גבוהה

למה: כדי לקדם חקלאות אנכית ולהפחית את דרישות הקרקע בחוות מסורתיות, להגדיל את התשואה, להפחית מיילים למזון, לשפר את סבילות הבצורת.

בטטות גדולות וקשוחות יותר

למה: לשפר את בטחון המזון באפריקה. לבטטות יהיו גם רמות מוגברות של בטא קרוטן לטיפול במחסור בוויטמין A.

אורז בעל תשואה גבוהה

למה: לשפר את בטחון המזון באסיה.

סמליות של עכביש אלמנה שחורה

קקאו עמיד למחלות

למה: לדפוק גן, מה שהופך את הצמח לחסין בפני פתוגן שמשמיד כיום 20-30% מתרמי הקקאו מדי שנה.

לחץ דרכו לסיפורים נוספים על עתיד האוכל

ROWAN JACOBSEN הוא מחברם של מספר ספרים, כולל אמריקן טרואר. הוא קיבל פרס ג'יימס בירד על הפיצ'ר שלו EatingWell 'Or Not to Bee'.

מאמר זה הופיע במקור במגזין EatingWell, אוקטובר 2019 עם הכותרת 'פשוט אל תקרא להם GMOs'