חוקרים יצרו אורז מהונדס גנטית שזרעיו הם שיבוטים מדויקים של צמח האם. הפיתוח יוכל לעזור לחקלאים לגדל יבולים בעלי תכונות מועדפות, בלי שייאלצו לקנות זרעים חדשים כל שנה
בעשרות השנים האחרונות פותחו בעזרת הכלאות צמחים בעלי תכונות טובות יותר משהיו אי פעם בעבר. בשנות ה-40 וה-50, למשל, נורמן בורלוג הכליא כמה זני חיטה כדי ליצור את "חיטת הפלא" שהובילה למהפכה הירוקה והצילה את מקסיקו והודו מרעב המוני. הכלאות יצרו גם זני אורז משובחים: אורז היברידי, שנוצר מהכלאה בין שני זנים שונים, עשוי להיות בעל תפוקה גבוהה עד שלושים אחוזים יותר משל כל אחד מהוריו.
הבעיה עם הזנים ההיברידיים היא שרוב הצאצאים שלהם לא יירשו את התכונות הרצויות של הוריהם. כדי להבין מדוע, ניקח לדוגמה צמח היברידי דמיוני המצטיין באורך גבעול אידיאלי: לא ארוך מדי ולא קצר מדי. אחד מהוריו הוא צמח ארוך גבעול, ויש לו שני עותקים מהגן שמעניק לו את אותו גבעול ארוך: נקרא לגן A. להורה השני יש גבעול קצר, שכן יש לו שני עותקים של הגן מסוג B. לצמח ההיברידי יש עותק אחד של A ואחד של B, ואורך גבעול "בדיוק נכון".
כשהצמח מתרבה תא הזרע, שבו יש עותק אחד מכל גן, פוגש בביצית, שגם בה יש עותק אחד. בחצי מתאי הזרע יהיה גן A ובמחציתם גן B, וכך גם בביציות. לכן, אם ניצור עשרות ומאות צאצאים של הצמחים ההיברידיים, רק כחצי מהם יהיו בעלי גן A וגן B כמו הוריהם, ובעלי גבעול באורך המועדף. לרבע מהם יהיו שני עותקים של A ולכן יהיו בעלי גבעול ארוך, ולרבע שני עותקים של B, ויהיו קצרי גבעול.
כשמדובר בצמחים אמיתיים הזנים נבדלים בהרבה יותר מגן אחד, ובכל אחד מהגנים האלו יש סיכוי של אחד משניים שהצאצא לא יירש את שני הגנים וכך יהיה שונה מהוריו. בסופו של דבר, רק מיעוט קטן מהצאצאים יהיו היברידיים "אמיתיים", זהים בכל להוריהם. הדרך היחידה לייצר באופן אמין את הצמחים ההיברידיים בעלי התכונות המועדפות היא להכליא, בכל פעם מחדש, את הזנים שהם נוצרו מהם. זה אכן מה שהספקים עושים, והחקלאים נאלצים לקנות מהם זרעים בכל שנה מחדש – הם לא יכולים להשתמש בזרעים שגדלו על הצמחים ההיברידיים בשדות שלהם.
אפשר היה לפתור את הבעיה הזו אם הצמח ההיברידי היה מייצר זרעים שהם שיבוטים של עצמו – אם הביצית הייתה מתפתחת לעובר ללא צורך בתא זרע, וכך הצאצא יהיה העתק גנטי מושלם של ההורה היחיד שלו. יש כ-400 סוגים של צמחים שמסוגלים ליצור זרעים משובטים, אך היבולים העיקריים, כמו חיטה, אורז ותירס, אינם נמנים עליהם.
שני שינויים
אם אין, אז עושים. חוקרים מארצות הברית ומצרפת יצרו בעזרת הנדסה גנטית זן של אורז היברידי שכשלושים אחוז מהצמחים בו משבטים את זרעיהם. הם עשו זאת על ידי שינוי של שני גנים. הראשון איפשר לביצית להתחיל את חלוקת התאים היוצרת את העובר בלי תא הזרע. החוקרים מצאו שהגֵן בעל השם ההולם "בֵּייבִּי בּוּם" הוא זה שמפעיל את החלוקה, אבל הגן מתבטא רק בתאי זרע. כלומר - רק הם מייצרים את החלבון המקוּדד בו. השינוי שעשו החוקרים היה לגרום לגן להתבטא גם בביצית, כך שהיא תוכל להתחלק בלי שתקבל את החלבון מתא הזרע.
אבל חלוקה לא מספיקה: בביצית יש רק חצי מהחומר הגנטי של הצמח, כי חצי אמור להגיע מתא הזרע. לכן השינוי השני שעשו החוקרים היה לגרום לביצית לשמור על החומר הגנטי כולו. יחד שני השינויים יצרו אורז שהביציות שלו מכילות את כל החומר הגנטי ומתחלקות ליצירת הדור הבא ללא צורך בהפרייה: אורז שמשבט את עצמו.
המחקר מראה שאפשר בהנדסה גנטית להפוך צמחים המתרבים ברבייה מינית לצמחים שמשבטים את עצמם, ובבדיקה של כמה דורות נמצא שהם שומרים על תכונותיהם. האתגר כעת הוא לשפר את התהליך, כך שיותר משלושים אחוזים של הצמחים ייצרו זרעים משובטים. בעתיד אולי אפשר יהיה לשנות את הגנים האלו גם ביבולים נוספים. כך יוכלו החקלאים לקנות צמח היברידי פעם אחת, ולהשתמש בזרעים שלו, ובאלו של צאצאיו, שנה אחר שנה.
