עמוד הבית > טכנולוגיה ומוצרים > חקלאותעמוד הבית > מדעים > ביולוגיה > צמחים
ספרית מעריב


תקציר
על פוליפלואידיות - היווצרות מינים חדשים, בעיקר בצמחים.



השבחה : מין חדש על רגל אחת: פוליפלואידיות
מחבר: קולין טאג'


לפעמים קורה (בצמחים, אם כי לעתים נדירות בלבד בבעלי-חיים, ככל הנראה) שהכרומוזומים מוכפלים במיטוזה, אבל התאים אינם מתחלקים בעקבות זאת. התוצאה היא תא בעל ארבע מערכות כרומוזומים - טטראפלואידי - במקום שתיים (דיפלואידי). בצמחים, כל תא המצוי בחוד הגדילה יכול עקרונית ליצור ייחור שלם, ויש תאים בייחור זה המסוגלים להתבדל לביציות או לתאי אבקה. משום כך אפשר לפעמים למצוא ענפים טטראפלואידיים בצמחים דיפלואידיים, והענפים הטטראפלואידיים הללו יכולים לפעמים להוליד שושלות טטראפלואידיות שלמות. לא תמיד תיתכן הכלאה בין הצאצאים הטטראפלואידיים הללו לבין הוריהם הדיפלואידיים - ואם תיתכן, בני-הכלאיים אינם פוריים במישרין - ולכן הם מהווים מין חדש לגמרי.

אולם הפוליפלואידיות מעניינת יותר כשהיא הופכת צמח מכלוא לא-פורה לפורה. ראו מצב שבו מוכלאים שני מינים קרובים אך שונים של צמח, בין בדרך הטבע או בפיקוחו של חקלאי. מכיוון שהכרומוזומים שונים, בני המכלוא הדיפלואידיים שהתקבלו כך הם עקרים: שתי מערכות הכרומוזומים השונות אינן יכולות להתלכד ולגרום למיוזה. אבל עכשיו נניח שהתרחשה פוליפלואידיות. יש לנו עתה שתי מערכות של כרומוזומים אמהיים, ועוד שתי מערכות של כרומוזומים אבהיים. לכל כרומוזום יש עתה שותף מתאים להתמזגות במיוזה.

לפיכך, צמח-כלאיים בעל תאים טטראפלואידיים יכול בהחלט להיות פורה, אף-על-פי שהוא מכיל גנומים משני הורים שונים זה מזה. תאים שהתקבלו בפשטות מהכפלת הכרומוזומים של צמח ברבייה נכונה נקראים אוטוטטראפלואידיים, ואילו אלה שהתקבלו מהכפלת תא מכלוא דיפלואידי נקראים אלוטטראפלואידיים. האלוטטראפלואידים הם מקור חשוב למיני צמחים חדשים, הן בטבע והן בחקלאות.

ודאי שהפוליפלואידיות מילאה תפקיד חשוב באבולוציה של הצמחים. ראו למשל את האלווי: צמחי הבית הבשרניים הללו, המצמיחים ראשים דמויי אננס באדניות כה רבות, גדלים בר באפריקה. מדענים מהגנים הבוטניים המלכותיים בקיו הוכיחו שלכמה מיני בר של האלווי יש רק כרומוזומים ספורים; אחרים הם אוטופלואידים ברורים של המינים ה"בסיסיים" הללו: אחרים הם אלופלואידים של המינים הבסיסיים, ועוד אחרים נראים כבני-כלאיים פוליפלואידיים של מינים שכבר היו אוטופלואידיים.

תהליך זה הביא לעולם גם מינים רבים של גידולי שדה חשובים. המין הפרימיטיבי ביותר של חיטה מבויתת הוא החיטה החד-גרגרית, Triticum monococcum, והוא דיפלואידי, עם 14 (7X2) כרומוזומים. קרוב לוודאי שהוא צאצא של עשב הבר הדיפלואידי הקרוי דווקא בן-חיטה, Aegilops speltoides . בן-הכלאיים של חיטה חד-גרגרית ובן-חיטה הוא עקר, אבל אחדים מבני-הכלאיים הללו עברו פוליפלואידיות אי-אז בעבר הרחוק, וצאצאיהם האלוטטראפלואידיים נהפכו למין הקרוי חיטה אנגלית, T. turgidum. החיטה האנגלית היתה נפוצה מאוד בעולם המערבי; צורתה המודרנית היא החיטה הקשה, T.durum, המשמשת להכנת פסטה. לחיטה האנגלית יש כמובן 28 כרומוזומים (2X2X7). החיטה הרכה, T.aestivum, היא הקסאפלואידית: ברור שהיא מכלוא של החיטה האנגלית עם מין אחר של בן-חיטה, T.squarrosa, שגם הוא דיפלואיד בעל 14 כרומוזומים. מכאן שלחיטה הרכה יש 42 כרומוזומים (3X2X7).

יש הרבה דוגמאות נוספות בקרב הגידולים החקלאיים, ובכמה קבוצות, כגון הסוג המסועף להפליא פטל (Rubus) - פטל הגינה, פטל לכיד, חזרזר, אסנה וכיוצא באלה – היחסים1 מסובכים במידה שקשה להשיגה. הבננה התרבותית היא צמח יוצא-דופן: היא טריפלואידית (שלוש מערכות כרומוזומים) ולפיכך עקרה, ואף-על-פי-כן היא מניבה פירות בשרניים (אם כי חסרי זרע), וכמובן, רבייתה וגטטיבית (כלומר, באמצעות ייחורים). קיצורו של דבר, הבננה היא צמח חד-פסיגי טריפלואידי פרתנוקרפי; אל תשכחו לבקש את זה מהירקן שלכם.

המוזר מכול הוא קנה-הסוכר המודרני. הקנה המבוית המקורי היה קנה-הסוכר האציל, Saccharum officinarum , שיש לו 80 כרומוזומים, וייתכן מאוד שהוא אוקטופלואידי (שמונה מערכות כרומוזומים, שהצטברו מן הסתם מכוח הכלאה ופוליפלואידיות של אבות שונים בבר). בעשורים הראשונים של המאה העשרים הוכלא קנה-הסוכר האציל עם צמח הבר קנה-סוכר מצרי, S.spontaneum, ונוצרו צאצאים שמספר הכרומוזומים שלהם נע בין 40 ל-128 - הטעם לכך הוא שכאשר כל כרומוזום יחיד קיים בגרסאות רבות ושונות, חלקן יכול ללכת לאיבוד בלי להרוג את הצמח. בני-הכלאיים הללו הוכלאו שוב ("הכלאה לאחור") עם קנה-הסוכר האציל המקורי, האוקטופלואידי, וכך התקבלה תערובת יוצאת-דופן של צמחים, מקצתם בעלי 100 עד 125 כרומוזומים, ומהם 5 עד 10 אחוזים צאצאים ישירים של צמח הבר, קנה-הסוכר המצרי. לרבים מאותם בני-כלאיים של ההכלאה לאחור יש מספר לא-זוגי של כרומוזומים, והם עקרים, אבל הם גדלים להפליא ומתרבים בדרך אל-זוויגית. אורגניזמים בעלי מספרי כרומוזומים יוצאי-דופן נקראים אנויפלואידיים. רוב האנויפלואידים סובלים ממגרעות חמורות; תסמונת דאון באדם, לדוגמה, היא תוצאת נוכחותו של כרומוזום נוסף. אבל קנה-הסוכר האנויפלואידי נחל דווקא הצלחה, ולמען האמת, זהו צמח המזון האנויפלואידי היחיד שיש לו חשיבות מסחרית.

כפי שאני עומד להראות עוד מעט, המשביחים המודרניים גורמים לפוליפלואידיות בכוונה תחילה, ומבצעים בה מניפולציות. אבל הנקודה שאני מבקש להדגיש כאן היא שפוליפלואידיות היא אחד התהליכים המתרחשים בדרך הטבע בשדותיהם של החקלאים, כמו גם בבר, ואם החקלאים מגלים עירנות, כדרכם של חקלאים, הם בוררים בהתמדה, במרוצת השנים, את הצמחים המשרתים אותם על הצד הטוב ביותר (מקצתם מוטנטים, מקצתם בני-כלאיים עם צמחי בר מקומיים, מקצתם פוליפלואידים), ומשיגים כך זנים שונים במידה ניכרת מאבותיהם צמחי הבר, המתאימים היטב לשדות שבהם התפתחו. זנים "מקומיים" כאלה, שנוצרו בדרך לא-רשמית על-ידי חקלאים עירניים המנצלים לתועלתם את תהליכי הטבע, נקראים לנדרייסים.

מאז אותם ימים קדומים, שבהם פותחו גידולים רק על-ידי האנשים שגידלו אותם, חלו שלוש התפתחויות מושגיות חשובות. הראשונה היתה הופעת המשביח המקצועי, שקיבל על עצמו רשמית את הברירה וההכלאה שביצעו החקלאים המסורתיים תוך כדי עבודתם השגרתית. השנייה היתה הופעת הגנטיקה המנדלית, אשר שכללה וזירזה במידה ניכרת, בדרכים שונות ומשונות, את תהליכי ההשבחה המסורתיים. השלישית היתה התפתחותם של שלל מדעים וטכנולוגיות נלווים, שהודות להם הגיע המשביח המנדלי לפסגות חדשות, ועוד יותר מהר. אחת "הטכנולוגיות הנלוות" הללו, ההנדסה הגנטית, היא עניין מיוחד במינו, המצדיק פרק נפרד. בכל השאר נעסוק בעמודים הבאים.

1. כפי שהם מתוארים אצל:
D.L. Jennings, Evolution of Crop Plants, ed. N.W. Simmonds London, Longman, 1976

לפריטים נוספים מתוך הפרק:

השבחה
השבחה : השפעת החקלאים הראשונים על צמחים ובעלי-חיים
השבחה : ההשבחה שמלפני המשביחים
השבחה : מין חדש על רגל אחת: פוליפלואידיות (פריט זה)
השבחה : הופעת המשביח המקצועי
השבחה : יתרונות ההשבחה המודרנית על החקלאות הפשוטה
השבחה : רביית-פנים ורביית-חוץ
השבחה : הכלאה לאחור
השבחה : מכלוא F1
השבחה : הרחבת המאגר הגנטי
השבחה : גידולים חדשים באמצעות פוליפלואידיות
השבחה : משחקי כרומוזומים
השבחה : הכפלה אל-זוויגית
השבחה : הזינוק הגדול קדימה: תרבית רקמות צמחים
השבחה : שונות סומקלונית
השבחה : מכלואים סומטיים
השבחה : בהמות משק
השבחה : "יעילות"
השבחה : גזעים נדירים
השבחה : "השבחה" מהי?

ביבליוגרפיה:
כותר: השבחה : מין חדש על רגל אחת: פוליפלואידיות
שם  הספר: מהנדס הגן : גנים וגנטיקה : ממושג התורשה עד ליצירת חיים
מחבר: טאג', קולין
תאריך: 1996
הוצאה לאור: ספרית מעריב
הערות: 1. מאנגלית: עמנואל לוטם.
הערות לפריט זה:

1. המאמר הוא חלק מפרק 6 בספר.


הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית