טבק, פטוניות, וגם תפוחי אדמה וחצילים: מה אנחנו יודעים על משפחת הצמחים המגוונת ועל חלקה בחקלאות העולמית?
משפחת הסולניים (Solanaceae) היא משפחת צמחים רחבת-היקף ומגוונת, ובה שיחים, מטפסים ועצים שנפוצים ברוב אזורי העולם. היא כוללת כ-2,700 מינים, ביניהם עגבניות, תפוחי אדמה, חצילים ופלפלים, שהם חלק בלתי-נפרד ממטבחים רבים. היבולים של חברי המשפחה הזו מפיקים תוצרת חקלאית של למעלה מ-500 מיליון טונות בשנה, שמקנה להם חשיבות מרכזית בחקלאות העולמית. תהליך הבִּיוּת של המינים במשפחה הזו – כלומר, שינוי מכוון תוך ברירה (סלקציה) של תכונותיהם לצורכי האדם – החל לפני אלפי שנים במרכז אמריקה ובדרומה. על אף שהסולנין שבהם הופך אותם רעילים באופן טבעי, הבישול, וצריכת הפירות כשהם בשלים או במקרה של תפוחי אדמה, הפקעות בהתאם להמלצות הצריכה, מאפשרים לאדם להיזון מהם ללא קושי.
מחקרים עדכניים ממשיכים לגלות דברים חדשים על המינים במשפחת הסולניים, כך שעוד יש הרבה ללמוד. כשמדובר באתגרים בקנה מידה עולמי, כמו משבר המאביקים או שינויי האקלים, היכרות עם היתרונות של תכונות הסולניים והבנת האבולוציה שלהם – וגם אלה של צמחים ממשפחות אחרות, כמובן – חשובות מתמיד.
החוליה החסרה: האֲבָקה
אף שקיים מחקר רב על משפחת הסולניים, טרם נעשה מיפוי מקיף ומדויק של טיב יחסי הגומלין בין הפרחים בני המשפחה לבין המאביקים שלהם. סקירת ספרות מתחילת 2024 מנסה לעשות סדר ביחסי הגומלין הללו. במהלכה נסקרו 261 פרסומים מדעיים, והמידע שבהם נאסף לצורך הרכבת תמונה מקיפה של הקשר בין 251 מאביקים שונים לבין מיני הסולניים שאותם הם מאביקים.
החוקרים מצאו כי גידולים רבים במשפחת הסולניים מסתמכים על מאביקים ספציפיים, דוגמת דבורים. הממצא הזה מדאיג, שכן לכל שינוי באוכלוסיית החרקים – כתוצאה משינויי אקלים, למשל – עלולות להיות השלכות הרסניות עבור הגידולים החקלאיים, אם המין המסוים שמאביק אותם ייעלם לפתע, או שתפוצתו תצטמצם.
מהסקירה עולה שחסר לנו ידע – גם על יחסי הגומלין בין יבולים למאביקים, בשל העדר מחקרים, וגם ידע אמפירי שמקורו בשיטות פעולה חקלאיות. החוקרים מדגישים שהתקופה הקרובה היא הזדמנות קריטית עבור מדענים וחקלאים לעבוד יחד וללמוד אלה מאלה, כדי לקדם הן את ייצור המזון והן שמירה על הסביבה.
גידולים רבים במשפחת הסולניים מסתמכים על מאביקים ספציפיים, דוגמת דבורים. דבורת בומבוס מאביקה פרח של עגבניה | Shutterstock, AJCespedes
הגודל או הצבע?
מחקר פורץ דרך פתר השנה תעלומה ותיקה: מה הם היחסים בין המינים השונים במשפחת הסולניים? הפירות של בני המשפחה מגוונים להדהים בגודלם ובצבעיהם, כך ששרטוט ההתפתחות האבולוציונית שלהם לא היה עניין של מה בכך. החוקרים השתמשו בנתוני DNA של 1,786 גנים מ-247 מינים, מיפו את אילן היוחסין של הסולניים ובחנו כיצד גודלי הפירות וצבעיהם התפתחו עם הזמן. מתוצאות המחקר עולה כי ראשיתה של משפחת הסולניים לפני כ-53 מיליון שנה, ומיניה העיקריים התפצלו בפרק הזמן שבין 27 ל-35 מיליוני שנים לפני זמננו.
אחד הממצאים החשובים ביותר של המחקר הוא ההבנה שתכונות הפרי נשמרות במידה רבה לאורך התפתחות המינים. פירות ירוקים בגודל בינוני הם הדומים ביותר, כנראה, לצורת האבות הקדומים. החוקרים גילו שפירות בצבעים שאינם בולטים, כמו ירוק, למשל, נוטים להיות גדולים יותר מפירות בעלי צבע עז, כמו אדום או סגול. נראה שיש מִתְאָם אבולוציוני (קורלציה) בין שתי התכונות – הצבע והגודל: פירות גדולים יותר נוטים להיות ירוקים, בין השאר משום שהם יכולים לעשות פוטוסינתזה, וכך תורמים לבנייה של עצמם. פירות אדומים, לעומת זאת, "יקרים" יותר לייצור, כי הם לא משתתפים בפוטוסינתזה. אלו התפתחו ככל הנראה כדי למשוך בעלי חיים שיפזרו את זרעיהם. הממצאים האלה מראים שיש השפעות שונות שמכתיבות את גודל הפרי ואת צבעו, מבעלי החיים שאוכלים את הפירות ועד לאילוצים של קרבה משפחתית.
החוקרים מיפו את אילן היוחסין של הסולניים ובחנו כיצד גודלי הפירות וצבעיהם התפתחו עם הזמן. אילנות היוחסין, בהתייחסות לצבע (משמאל) ולגודל הפרי | מתוך המאמר, Messeder, J.V.S. et al., New Phytol, 2024
חבר חדש (לנו) במשפחה
פֶּפּינו (Solanum muricatum) הוא פרי דומה בצורתו למלון, שטעמו מזכיר משהו שבין מלפפון למלון, ונאכל בדרך כלל בהודו ובדרום אמריקה. אף שהוא פחות מוכר בחלקים אחרים בעולם, לרבות ישראל, הפפינו זוכה לתשומת לב בזכות היתרונות הבריאותיים הפוטנציאליים שלו, במיוחד עבור חולי סוכרת. מחקר שהתמקד בתכונותיו התזונתיות והרפואיות הראה שלפפינו מדד (אינדקס) גליקמי נמוך – כלומר, הפירוק שלו בגוף איטי יחסית, ומעלה את רמת הסוכר בדם בהדרגה. התכונה הזו הופכת אותו למאכל שעשוי להתאים לחולי סוכרת. הפרי מכיל גם חומרים שיש להם חשיבות בפעילויות ביולוגיות (תרכובות ביו-אקטיביות), למשל מולקולות בעלות תכונות נוגדות דלקת, שיכולות לתרום לפוטנציאל השימוש בו כגורם מסייע למצבים בריאותיים ממושכים אחרים.
המחקר גילה שהתרכובות הללו, ביניהן פנולים ופלבונואידים, ממלאות תפקיד בוויסות רמת הסוכר בדם ובהתמודדות עם דלקת. הממצאים מצביעים על כך שפפינו יכול לתפוס מקום של כבוד בשוק העולמי כ"מזון פונקציונלי" – כינוי למוצרי מזון שיש להם, לכאורה, יתרונות רפואיים. המודעות ליתרונותיו עשויה להעלות את קרנו של הפפינו עבור מי ששואפים לאמץ משטר תזונה מועיל מבחינה רפואית.
הפפינו זוכה לתשומת לב בזכות היתרונות הבריאותיים הפוטנציאליים שלו. פרי הפפינו | Shutterstock, Verena Butet Hanis
רעיון חדש-ישן
ניקולאי ואווילוב (Vavilov; 1943-1887) היה ביולוג, בוטנאי ואגרונום, ותרם עמוקות להבנה שלנו לגבי מגוון יבולים. ואווילוב סבר שיש לביית מחדש צמחי בר שמהם כבר בויתו בעבר זנים שאנחנו משתמשים בהם כיום. שימוש חקלאי בקרובי משפחה של גידולים מבויתים יוכל לרתום לתועלת האדם מאפיינים גנטיים שלהם, שבמקרים רבים נותרו מגוונים בהרבה בהשוואה לגידולים המתורבתים. הגישה הזו מבקשת להשתמש בתכונות מהמאגר הגנטי של מיני הבר לפיתוח יבולים שיהיו עמידים בפני אתגרים שונים, כגון בצורת, מזיקים ותנאי מזג אוויר קיצוניים.
כדי לקדם את הרעיון שלו, ואווילוב נסע רבות ואסף זרעים ודגימות צמחים מיותר מ-60 מדינות, במטרה לאסוף כמה שיותר חומר גנטי כדי להגן על עתיד החקלאות. תרומתו המפורסמת ביותר היא המושג "מרכזי תפוצה" – אזורים גיאוגרפיים מובחנים, שהם מקום הולדתם של גידולים מבויתים ספציפיים. ואווילוב האמין שחקר האזורים הללו יסייע למדענים להבין טוב יותר את המגוון הגנטי של הגידולים שאופייניים להם, כך שיוכלו להשתמש בידע הזה לשיפור ביטחון המזון – דהיינו, זמינות מלאה של מזון לכל האוכלוסייה, בכמות מספקת ובהתאם לצורכיהם ולהעדפותיהם.
שימוש חקלאי בקרובי משפחה של גידולים מבויתים יוכל לרתום לתועלת האדם מאפיינים גנטיים שלהם, שבמקרים רבים נותרו מגוונים בהרבה בהשוואה לגידולים המתורבתים. זנים שונים של תירס | ויקימדיה, Luigi Guarino
אפשר אולי לדמות את רעיונותיו של ואווילוב לזרעים, שמניבים פרי בדמות מחקרים מהעת האחרונה. מאמר דעה מאוקטובר האחרון מזכיר את משפחת הסולניים כבעלי פוטנציאל בפיתוח זנים חדשים בעזרת הנדסה גנטית, ושימוש בגנים מקרוביהם מהבר הקשורים לעמידות לסטרס. סקירה נוספת, מספטמבר האחרון, מציעה לזהות צמחי בר עמידים לבצורת, או לסכנות אחרות, ולרתום את העמידות הזאת לטובת גידולים חקלאיים. דוגמה לכך אפשר למצוא במחקר חדש, בו זיהו החוקרים גֵנים מזני בר של עגבניות, והשתמשו בהם כדי להנדס עגבניה גדולה ומתוקה במיוחד. עבודה באופן הזה מאפשרת לחולל בזמן קצר למדי שינויים גנטיים גדולים – אותם שינויים שנדרשים לצורך עמידות לתנאי קיצון. אמצעים טכנולוגיים חדישים מאפשרים שינויים ברמה המולקולרית, והדבר מזרז תהליכים שבטבע אולי היו אורכים דורות רבים, אם בכלל.
המחקרים האלה ממחישים כמה עוד עלינו ללמוד על משפחת הסולניים, ואיזה תפקיד חשוב עשוי להיות להם בהתמודדות עם אתגרים עולמיים. מזיהוי מאביקי הצמחים והאבולוציה של פירותיהם, דרך חקר הפוטנציאל הרפואי של פירות פחות מנוצלים, ועד חוסן של מיני בר – כל תגלית מקרבת אותנו ליצירת מערכות מזון בנות קיימא ובטוחות יותר. המשך מחקר בתחומים הקריטיים הללו יוכל לספק פתרונות שלא רק משפרים את החקלאות אלא גם תורמים לבריאות, להגנת הסביבה ולביטחון תזונתי אל מול שינויי האקלים והגידול באוכלוסייה. ביות מחודש של זני בר חסינים, לצד תובנות חדשות, עשויים לטמון בחובם הבטחה לעתיד טוב יותר.
