חוקרים מאירופה ומישראל פיתחו דרך להוסיף תכונות שונות לסיבי כותנה בלי צורך בהנדסה גנטית, בדרך לפיתוח בדים חכמים

חולצה הזוהרת בתגובה לזיהום אוויר, או מעבירות זרם חשמלי אם אתה מנסה לחצות כביש ברמזור אדום, וכל זה בלי צורך לצבוע את הבד בחומרים מיוחדים, אלא בהסתמך על תכונות הסיבים עצמם: זה מה שמבטיחים חוקרים מאירופה ומישראל, במחקר שהתפרסם בכתב העת Science. החוקרים פיתחו סיבי כותנה הקולטים כבר בתהליך ייצורם בזרע, חומרים בעלי תכונות שונות שיתבטאו בסופו של דבר בבד שייטווה מהם.

ה"תפרחת" הלבנה של הכותנה, הנראית כגוש צמר גפן לבן, מורכבת למעשה מתאים של קליפת הזרע. כאשר הזרע מבשיל בתוך המעטפת שלו, התאים בקליפה מתחילים להתארך וכעבור כשלושים יום מגיעים לאורך של חמישה סנטימטרים. תאים אלה עשירים ביותר בתאית (צלולוז), מולקולה ארוכה המורכבת מיחידות רבות של גלוקוז. כל אחד מסיבי הכותנה הוא תא ארוך שצמח מקליפת הזרע, התייבש ומה שנשאר ממנו זה בעיקר התאית. התוצאה הסופית היא גוש סיבים לבנים שבתוכו מצויים הזרעים. בצמח הבר הסיבים משמשים להפצת הזרעים, ברוח ועל ידי היצמדות לפרוות בעלי חיים. בכותנה המתורבתת, לאחר הקטיף, הסיבים מופרדים מהזרעים ונשזרים יחד ליצירת חוטים ואריגת בדים.

את המחקר החדש הוביל ד"ר פיליפה נטליו (Natalio) כיום במכון ויצמן למדע, עם ד"ר סידני כהן, גם הוא ממכון ויצמן, וחוקרים מגרמניה ומאוסטריה. החוקרים גידלו בצלחות פטרי ביציות מופרות של צמחי הכותנה, שהתפתחו לזרעים. למצע הגידול הם הוסיפו מולקולה פלואורסצנטית שהייתה קשורה לגלוקוז, הסוכר המשמש לבניית התאית. הזרעים ספגו את הסוכר והעבירו אותו אל הקליפה, וכך אל התאים יוצרי הסיבים. כאשר התאים אלו יצרו את מולקולות התאית הארוכות, הם שילבו בהן את הגלוקוז המחובר למולקולה הפלואורסצנטית. התוצאה הייתה סיבי כותנה צהבהבים במקום לבנים, הזורחים בחוזקה כשמאירים אותם באור על-סגול (UV).

בשלב הבא חזרו החוקרים על הניסוי עם מולקולה נוספת, המכילה בתוכה יון של דיספרוסיום, מתכת פאראמגנטית. הם חיברו גם לגלוקוז גם את המולקולה הזו, וזרע הכותנה קלט אותה לתוכו ושילב אותה בתאית היוצרת את הסיבים. התוצאה הפעם הייתה סיבים לבנים, ממש כמו סיבי הכותנה הרגילים, אך בעלי תכונות מגנטיות.

אפשר גם בסגול. צילום מואץ של התפתחות הסיבים מקליפות הזרע | צילום: פיליפה נטליו

אריגים מתוחכמים

כך הצליחו החוקרים להכניס מרכיבים בעלי תכונות רצויות אל סיבי הכותנה בזמן שהם נוצרים. הם הדגימו זאת בעזרת פלואורסצנטיות ומגנטיות, אך אפשר יהיה להעניק לסיבים, וכך לבדים הנוצרים מהם, שורה של תכונות נוספות בעזרת מולקולות אחרות, ולהפוך כל אריג כזה לחיישן של סמנים גופניים או מידע חיצוני, כמו איכות האוויר.

והשיטה הזו אינה מוגבלת רק לכותנה. החוקרים מציינים שאפשר יהיה ניתן יהיה לעשות זאת, לדוגמה, בסיבי פשתן ובמבוק, וגם בחומרים ביולוגיים שאינם תוצרים של צמח, כמו משי, שמייצרים זחלי עש, או אפילו חומרים המיוצרים על ידי חיידקים. לא כל החומרים האלו בנויים מתאית: משי למשל מורכב מחלבון, ובמקרה זה התאים המייצרים את סיבי המשי יגודלו במצע שבמקום גלוקוז יכיל חומצות אמינו – אבני הבניין של החלבון –  קשורות למולקולה שאנו מעוניינים בתכונותיה.

לדברי החוקרים, כך אפשר יהיה לייצר מגוון גדול של בדים וחומרים נוספים בעלי תכונות מיוחדות, שמוקנות להם מהרכיבים הבסיסיים ביותר שלהם, ובלי צורך בהנדסה גנטית. עם זאת, יש לציין כי השיטה אינה יעילה בצמחים שלמים, אלא רק בגידול של זרעים בתרבית, על מצע מיוחד, לכן גידול של סיבים כאלה בהיקף מסחרי יהיה אתגר גדול ומורכב לביצוע. אם יהיה מי שיחליט להתמודד עמו, והוא יעמוד במשימה, אולי האופנה בעוד מספר שנים תכלול חולצה עם שרוולים מגנטיים.