העגבנייה כבר פחות רעילה

עגבנייה היא אחד הפירות האהובים והנפוצים ביותר בעולם. אך הן לא תמיד היו ערבות לחך האדם, או אפילו בטוחות למאכל: לפני שבויתו העגבניות הכילו תרכובות חנקן שנקראות גליקואלקלואידים סטרואידיים (Steroidal Glycoalkaloids, ובראשי תיבות SGAs), שהן מרירות ורעילות. התרכובות האלה הגנו על העגבניות מפני מזיקים, אך הפכו אותן פחות טעימות ואף מסוכנות בכמויות גדולות. במהלך תהליך הביות בני האדם בחרו זנים בעלי טעם משופר שגם הכילו פחות תרכובות רעילות, מה שהוביל לעגבניות המתוקות והבטוחות שאנו מכירים היום. עם זאת, מחקר שפורסם בכתב העת Science Advances מגלה שעגבניות מודרניות עדיין מכילות רמות נמוכות של גליקואלקלואידים סטרואידיים. שינויים גנטיים ואפיגנטיים הם המפתח להבנה איך לשפר עוד יותר את בטיחותן וטעמן.

גנטיקה מעבר לגנים

אפיגנטיקה היא תחום מחקר הבוחן כיצד שינויים כימיים שלא משנים את רצף אבני הבנייה של ה-DNA (הנוקלאוטידים) משפיעים על ביטוי הגנים וייצור החלבונים. אחד המנגנונים המרכזיים באפיגנטיקה הוא מתילציה של DNA, מנגנון שבו קבוצת מתיל (CH₃) נקשרת לאחת מאבני הבניין של ה-DNA, הבסיס החנקני ציטוזין (C). התהליך הזה יכול למנוע מהגן להתבטא ולייצר חלבון, כך שהמתיל מונע את פעילות הגן הממותל. לגנים יש מערכות בקרה ופעילות ענפות בתא; חלקם פועלים בעצמם, ואחרים יכולים למנוע או לשנות את הפעילות של גנים אחרים. המנגנון הזה נחקר במגוון הקשרים, ואצל צמחים הוא חשוב במיוחד בוויסות ביטוי גנים במהלך התפתחות הצמח ובתגובה לשינויים סביבתיים.

במהלך ביות העגבנייה התרחשו שינויים ברמות המתילציה בגנים הקשורים לייצור גליקואלקלואידים סטרואידיים. כדי לחקור את דפוסי המתילציה החוקרים השתמשו בטכניקת ריצוף-ביסולפיט, שבה הביסולפיט משנה ציטוזין שאין עליו מתיל לבסיס החנקני אורציל, אך משאיר את הציטוזין עם המתיל ללא שינוי. השוואת הרצפים לפני הטיפול בביסולפיט ואחריו אפשרה לחוקרים לזהות אזורים בגנום שבהם המתיל הוסר במהלך תהליך הביות. כך הם גילו שבמהלכו פחתה כמות התרכובות הרעילות.

הדרך אל המתיקות

במחקר זוהו מספר גנים מרכזיים שמשפיעים על רמות הגליקואלקלואידים הסטרואידיים בעגבנייה. אחד מהגנים נקרא GAME1, והחלבון שמיוצר ממנו משתתף בשלבים האחרונים של ייצור התרכובות הרעילות. ביטוי גבוה של GAME1 מגביר את הייצור שלהן, ולכן הפחתת הפעילות שלו מורידה את רמות הרעילות של הפרי. גן נוסף הוא JRE4; דיכוי של פעילותו מוביל לירידה ניכרת בייצור התרכובות הרעילות. בנוסף, נמצא שהגן MYC2 משתתף בוויסות מנגנוני ההגנה של הצמח, ויכול להשפיע על האיזון בין ייצור התרכובות הרעילות לבין הגנה מפני מזיקים. ניתוח המידע אפשר לחוקרים לגלות רבים מהמשתתפים המרכזיים בתהליך ולקשר ביניהם לבין רמות המתילציה.

גן חשוב נוסף נקרא DML2: החלבון שמיוצר ממנו מפעיל תהליך של הסרת המתילציה מה-DNA. במחקר נמצא ש-DML2 אחראי על הסרת המתיל מגנים הקשורים לפירוק גליקואלקלואידים סטרואידיים. במהלך הביות עלתה פעילותו, כנראה כתוצאה מהברֵרה המלאכותית של הצמחים, וכך ייצור התרכובות הרעילות דוכא. בנוסף, נמצא כי במהלך הביות התגברה הפעילות של גנים שיוצרים אנזימים שמפרקים גליקואלקלואידים סטרואידיים, מה שהוביל להיווצרות תרכובות פחות רעילות, כמו Esculeoside A. החומר הזה, שיש לו חשיבות תזונתית והוא אף עשוי לתרום להגנה מפני נזקים בריאותיים לאדם, נמצא ברמות גבוהות יותר בעגבניות מבויתות בהשוואה לעגבניות הבר.

איזון טוב יותר

למרות שהביות הפחית את רמות הגליקואלקלואידים הסטרואידיים, עדיין קיימות שאריות של התרכובות האלה בעגבניות מודרניות, ויש בהן ערך עבורן – הן מסייעות לעגבנייה להתגונן מפני מזיקים. הפחתה שלהן עלולה לפגוע בהגנה הטבעית של הצמח, מה שעלול להגביר את התלות בחומרי הדברה. הבנה של המנגנונים המווסתים את רמות התרכובות יכולה לאפשר לחוקרים להשתמש בטכנולוגיות מתקדמות כמו עריכת גנים כדי להתערב באופן ממוקד וליצור איזון טוב יותר בין בטיחות הצרכן לבין ההגנה הטבעית של הצמח.

המחקר מצביע על כך שבעתיד אפשר יהיה ליישם שיטות דומות גם בגידולים חקלאיים אחרים ממשפחת הסולניים, כמו תפוחי אדמה וחצילים, ולשפר את בטיחותם ואיכותם.