בדרך לנובל: חוקרים ישראלים פיצחו את גנום החיטה
מאות חוקרים מכל העולם ניסו לפצח את גנום החיטה ולאפשר גידול של החיטה המושלמת. אבל את הגביע הקדוש של המדע גילתה דווקא חברה קטנה מנס ציונה שמורכבת מיוצאי יחידה 8200 שסללה את הדרך להצלת העולם מרעב
כל מי שהחיטה היא לחם חוקו, לא יכול היה להרשות לעצמו להיעדר בתחילת יוני האחרון מהכנס הבינלאומי "מזרע לפסטה ומה שמעבר". באחד המושבים, מול אולם מלא במלון פליי־און בבולוניה, הפיל ד"ר אסף דיסטלפלד פצצה לעבר קהל נאמני הדורום: "פענחנו את הגנום של החיטה". מחיאת כף אחת לא נשמעה באולם בתום ההרצאה.
עוד כותרות ב-nrg:
- חג הקורבן בסעודיה: 150 הרוגים ומאות פצועים
- משבר בי"ס הנוצרים: "פתרון בשעות הקרובות"
כל התכנים הכי מעניינים - בעמוד הפייסבוק שלנו
באי הכנס מצאו יותר עניין בפוזילי שבחוץ מאשר בחוקר שבפנים - עניין קצת תמוה בהתחשב בעובדה ש־1,500 חוקרים ברחבי העולם עמלים כבר עשור על הגנום הזה, שפענוחו נדמה כמשימה בלתי־אפשרית. אגו של מדענים, או פקפוק ביכולתם של חוקרים ישראלים להגיע אל היעד הנכסף כשהעולם המחקרי כל כך רחוק ממנו, גרמו כנראה לנוכחים לחשוב שכן, זה חייב להיות פלופ.
"הייתי בטוח שייגשו אליי אנשים אחרי ההרצאה לשמוע במה מדובר, שירצו לראות את הנתונים, אבל אף אחד לא הגיע", משחזר דיסטלפלד, חבר המחלקה לביולוגיה מולקולרית ואקולוגיה באוניברסיטת תל־אביב. "אני חושב שפשוט לא האמינו לנו, כי מבחינתם אנחנו פריפריה. אז החלטנו שנחשוף בפני אנשים בצורה מבוקרת את התוצאות הראשוניות שכבר היו בידינו, וניתן להם לבחון את העבודה שלנו. מי שבדק, האמין שזה קורה".
ב־29 ביוני השנה נפל דבר בישראל – ועוד כמה סטארטאפיסטים לברֵכה. בזמן ששלושים עובדי חברת NRGene בילו בפארק המים במכמורת, פלט המחשב במשרדיהם בנס־ציונה את המוצר המיוחל: רצף גנומי מלא של חיטה. "המפה יצאה כל כך טובה, פשוט ללקק את האצבעות", מספר ד"ר גיל רונן, מנכ"ל חברת הסטארט־אפ בת החמש. "אם כדי לייצר מפת גנום מלאה של תירס החלפנו במשך שלושה חודשים את הפרמטרים במכונה שאחראית לריצוף, במקרה של החיטה, תוך חודש בלבד היו לנו תוצאות טובות בהרבה משל התירס".
רק לפני שנה וחצי נפגשו רונן ודיסטלפלד אקראית במכון וייצמן. רונן הגיע מצויד באלגוריתם המתוחכם שפיתחו עובדי NRGene, רבים מהם יוצאי יחידת המודיעין 8200. בידיו של דיסטלפלד, חוקר במכון להשבחת דגנים באוניברסיטת תל־אביב, היה כבר חומר גנטי שפותח במשך חמש שנים. יחד עם מוסדות מחקר נוספים פסעו השניים צעד גדול לאנושות, בדרך להתמודדות עם האתגרים התזונתיים שמציב כדור הארץ המתחמם ומצטופף.
בחודש שעבר הגיעו רונן ודיסטלפלד למשכן הנשיא, יחד עם מנהל המכון להשבחת דגנים פרופ' עמיר שרון ושותפים אחרים להצלחה, והציגו בפני נחמה ריבלין את ממצאיהם. היא, שמקורבת לתחום – הן כבוגרת החוג לבוטניקה וגנטיקה באוניברסיטה העברית, והן כמי שהודתה בפניהם שהיא "אוהבת לחם" - התפעלה מהמחקר הכחול־לבן ומהשלכותיו הצפויות. כבר בימים הקרובים עתידה חברת הסטארט־אפ הקטנה מעמק הסיליקון של נס־ציונה לחתום על הסכם עם המפלצת הבינלאומית עתירת המימון שהוקמה במיוחד לצורך מיפוי גנום החיטה, ולקבל סיוע בהשלמת הפרויקט הארוך. הפעם, מחיאות הכפיים כבר נשמעות בעולם.
אבות ההישג של פיצוח גנום החיטה חבים הרבה לאֵם החיטה. אהרן אהרנסון היה אגרונום ומחלוצי המדע בישראל הרבה לפני שהיה ראש מחתרת ריגול. כיוון שיצא שמעו כחוקר־סייר שלא ספון בכורסתו אלא נוהג לתור פיזית אחר מושאי המחקר שלו, פנו אליו בתחילת המאה הקודמת הבוטנאים הגרמנים פרידריך קרניקה וגיאורג שווינפורת, ובפיהם בקשה: לאתר צמחים מסוימים בפלשתינה, ובראש ובראשונה את חיטת הבר - אמה של החיטה התרבותית, שנפרדה ממנה לפני 10,000 שנה. אהרנסון התמסר לחיפוש, חצה גאיות והילך בהרים. באחד הימים של יוני 1906, כשסייר במדרונות שמעל לבית הקברות של ראש־פינה, היא צצה מולו, זקופה ומגורגרת - אֵם החיטה.
שווינפורת בן ה־70 מיהר להכריז כי זוהי התגלית החשובה ביותר שראה בימי חייו. אהרנסון מצדו, במאמר שפרסם בשנת 1910 בקובץ "מחקרים חקלאיים ובוטניים בפלשתינה", הקדים את זמנו והביע חזון באשר לרווח שיופק מהגילוי. הוא לא הסתפק בדיון בהכלאות שעשה האדם מקדמת דנא, אלא חזה את מצוקת המזון של המילניום השלישי: "בדרך הבירור וההכלאה נוכל לקבל ממנו (מדגן הבר החדש - י"א) זנים לאזורים חרֵבים מחד גיסא, ולאזורים רמים וקרים מאידך גיסא (...) מחקרים אלה לא ישמשו רק את ההיסטוריה והבוטניקה. תהא בהם גם תועלת כלכלית, ומותר אולי לומר – חברתית. מטרתם להקל על ייצור של קצת יותר לחם ובמחיר זול יותר, במקומות שייצור הלחם קשה ויקר, ולאפשר את ייצור הלחם במקומות שם לא היה אפשרי כלל עד כה".
מאה שנה אחר כך, בזמן שטובי החוקרים בעולם הזיעו על מיפוי החיטה התרבותית, עמיתיהם הישראלים העדיפו לעבוד עם אם החיטה (Wild Emmer Wheat). "באיזשהו מקום קהילת המחקר לא נתנה את המשקל הראוי לזן הזה, וכשהקמתי את המעבדה שלי במכון, בחרתי להתרכז בו", אומר דיסטלפלד. "אם החיטה הייתה קצת 'מוקצה' על ידי הקהילה הבינלאומית משום שטכנית קשה יותר לעבוד איתה. אי אפשר לקצור אותה בעזרת טרקטור, וצריך לצאת לשדה ולהשתמש במזמרה. צריך גם לקצור אותה לפני שהיא מבשילה, אחרת היא תהיה כולה על הקרקע. הסטודנטים הקשוחים שלנו במכון יצאו לשדה ודאגו לזה.
"יש פה במידה מסוימת סגירת מעגל עם החזון של אהרנסון. הוא הציע לשפר את תכונות החיטה התרבותית בעזרת חיטת הבר, והגילוי שלה בלי ספק סלל את הדרך להישג שלנו. עצם העובדה שעכשיו חוקרים בכל העולם משתמשים בידע שהגיע מחיטת הבר כדי לפתור את נושא חיטת הלחם, מהווה צדק היסטורי".
האמנתם שזה יקרה, אני שואלת. "לא, לא האמנתי שזה יצליח ככה", אומר דיסטלפלד.
"הייתה רמת הפתעה שונה", אומר גיל רונן כשאני מפנה אליו את השאלה. "האלגוריתמאים לא הבינו מה הסיפור, אמרו לי 'תביא לנו משהו יותר מסובך'. המתכנתים שבנו את המחשב היו איפשהו באמצע, ואני? אני לא האמנתי. אני הרי קולגה של אותם 1,500 חוקרים, וכבר עשר שנים מפמפמים שהבעיה בחיטה בלתי פתירה".
כדי להבין את גודל ההישג, כדאי להכיר את גודל האתגר. הדי־אן־איי של כל אורגניזם מורכב מארבע אבני בניין יסודיות, שבני האדם נתנו בהן שמות – A, C, G, ו־T. אלו חוזרות על עצמן לאורך הסליל בצירופים שונים, ולא באקראי. 12 מיליארד אותיות מרכיבות את הגנום של אם החיטה, 17 מיליארד - את גנום החיטה התרבותית. גנום האדם, אגב, מורכב מ־3 מיליארדי אותיות בלבד, ואם נרצה לחדד עוד את העלבון - לשושן יש קרוב ל־100 מיליארד. אבל לא מספר האותיות הוא העניין, אלא רמת המורכבות, ובהיבט הזה החיטה נחשבת מן המסובכות בטבע. לשם השוואה, בעוד לאדם יש גנום אחד, לחיטה התרבותית יש שלושה גנומים שונים שיושבים באותו צמח. בפני מי שמעוניין למפות את רצף הדי־אן־איי שלה, ניצבים למעשה שלושה פאזלים כמעט זהים זה לזה, שצריך להרכיבם בנפרד.
"המון מקטעים חוזרים על עצמם שוב ושוב בדי־אן־איי, אבל בשינוי מזערי בכל פעם", מסביר רונן. "את הגנום של החיטה את יכולה להשוות ל־54 אלף ספרים בעלי 200 עמודים כל אחד, שברובם כתוב כמעט אותו דבר. מדובר בפענוח צופן של ממש, אין שום דבר ביולוגי במשימה הזו. המכונה המפענחת מוציאה חתיכות של בין 100 ל־250 אותיות. התוצאה היא פאזל של 250 מיליארד חלקים, שכמעט כולו מורכב מתכלת של שמיים. בנוסף לזה, המכונה לא מוציאה כל חלק פעם אחת, אלא מייצרת כמה עותקים לכל חלק. המשמעות היא שלקחת 180 פאזלים שנראים אותו דבר, ערבבת בשק, שפכת על הרצפה, ועכשיו צריך להתמודד עם מיליארדי חתיכות כשאין לך תמונה מול העיניים. מה שעוד מעניין בפאזל המטורף הזה, הוא שכל חלק יכול להתאים לכמה מקומות, ובשום מקום הוא לא מתאים בדיוק. התפקיד שלך הוא לבחון מהו המקום שהכי מתאים לכל חתיכה". בדיוק כאן ייכנס האלגוריתם של NRGene לפעולה, אבל לא נקדים את המאוחר.
בסוף חודש ינואר של שנת 2001 הודיעו שתי חברות ביוטכנולוגיה, "מיריאד ג'נטיקס" האמריקנית ו"סינג'נטה" השוויצרית, כי בידן נמצא פענוח ל־99.5 אחוז מגנום האורז. שנה אחר כך השלימו שני חוקרים מאוניברסיטת וושינגטון, בשיתוף עם המכון לחקר הגנום בסין, את הפענוח. בשנת 2005 החלה קבוצת חוקרים, בראשותו של ריצ'ארד וילסון מאוניברסיטת וושינגטון בסנט־לואיס, בעבודה הסיזיפית של מיפוי גנום התירס - פרויקט שעלותו הייתה 29.5 מיליון דולרים. בסוף פברואר של שנת 2008 היו בידיהם כבר 95 אחוזים מהגנום, ושנה אחר כך הושלם הפענוח במלואו. אגב, מאז המשיכו בכל העולם לשפר ולדייק עוד את מפת התירס. אנשי NRGene עצמם מיפו בשנה שעברה זן אחר של תירס – אלא שהם פיתחו יכולת לעשות זאת בתוך יומיים, בדיוק גדול בהרבה, ובעלות של חצי מיליון דולר בלבד.
פענוח הגנום של התירס והאורז האיץ יצירת זנים משופרים, שהביאו לקפיצה משמעותית בנתוני התנובה, בעמידות לפגעי מזג אוויר ולמחלות, וגם בהרכב התזונתי. בינתיים המשיכה החיטה להיזרע בזנים מיושנים יחסית, שדומים בתכונותיהם לאחיהם הקשישים מהם בחמישים שנה, לא מעט בגלל שיקולים כלכליים של חברות פיתוח הזרעים. תירס מניב יבול טוב יותר לכל דונם לעומת החיטה, והדבר הופך אותו למשתלם יותר לחברות הפיתוח, כי החקלאי מוכן לשלם מחיר גבוה על הזרעים. וראתה התעשייה כי טוב, ותמשך כך.
ועם זאת, מחקר החיטה המשיך להתקיים. במכון להשבחת הדגנים - שתפקידו הוא, ובכן, להשביח דגנים - נמשכו ההכלאות שעליהן דיבר אהרנסון ונעשות מקדמת דנא. הרעיון הוא פשוט: החוקרים יוצרים "שידך" בין שני הורים שמכילים תכונות רצויות, אלה מביאים לעולם המוני צאצאים, ואפשר לקוות שלפחות אחד מהם יכיל בתוכו את היתרונות של שני מולידיו ויעביר את המורשת הלאה. לעזרת השדכנים עומד במכון בנק גֶנים של חיטה, הגדול מסוגו בעולם, שהקים חתן פרס ישראל לחקלאות פרופ' יצחק ואהל ז"ל. הודות לחזונו ולתרומתה של משפחת ליברמן ממינסוטה, נוצר במקום בתחילת שנות ה־70 סוג של בית התפוצות לחיטה. כל קרובי המשפחה שלה נאספו לשם, חלקם ממשיכים לחיות רק בתחומי המכון אחרי שהאורבניזציה סגרה עליהם.
אבל גם מול ההצלחות היפות בתחום ההכלאות, הבינו החוקרים שהם הגיעו לתקרת הזכוכית. "כיום יש אלפי זנים של חיטה, שכולם הם תוצאה של טיפוח קלאסי בעזרת החיטה התרבותית", מסביר שרון. "לקחנו אבא שיש לו תכונה שאנחנו מעוניינים בה - עמידות ליובש, לקור, לפטרייה - ואמא שמתאימה לחקלאות הישראלית, ועשינו מה שנקרא ברידינג (breeding), הכלאה. גם האדם הקדמון עשה הכלאות לצרכיו. אבותינו הכליאו בלי לדעת על הגנום, הם בררו ובררו עד שהגיעו לתוצאה הרצויה. למעשה כל הגידולים התרבותיים הם תוצאה של הכלאות מקריות בהתחלה ומתוכננות בהמשך. אבל אנחנו כבר צריכים את הגנום, כי ההכלאות מיצו את עצמן, וכי קשה מאוד להעביר מאפיינים מדגני בר לדגני תרבות. יש לנו במכון מאגר אדיר, תיבת אוצרות שיושבת אצלנו - ואין לנו מפתחות. הסיקוונס, הרצף הגנטי, יאפשר לנו לנצל את האוצר בצורה טובה יותר, כדי ליצור זנים משובחים ועמידים יותר. אני חושב שזו עוד דוגמה לאיך שילוב בין אקדמיה לתעשייה מביא תוצאות. יש לנו המון מקרים כאלה בישראל, המון גאוות מקומיות".
"כמו שבסדרות פשע למיניהן משתמשים בשיטות זיהוי כדי להתאים בין ממצא לפושע, ככה אנחנו חיפשנו את הפרופיל הגנטי שתואם תכונה מועדפת", מסביר דיסטלפלד. "יש לנו עשרות אלפי גנים שאנחנו לא יודעים מה תפקידם, ורק במחקרים ארוכי שנים הצלחנו לקשר בין גנים מסוימים ותכונות מסוימות. בסיום הדוקטורט שלי, למשל, הגעתי לזיהוי גן אחד שמגדיל את תכולת החלבון בגרגר, וכך מעלה את הערך התזונתי. חמש שנים זה לקח. עכשיו, כיוון שהגנום פוענח, האפשרות לעשות את הקישור תהיה זמינה וקלה יותר, ויש לנו הרבה יותר כלים כדי ללמוד את התפקודים של הגנים ולהבין איך לנצל את הידע הזה על מנת להשביח את החיטה".
"זה לא שעד עכשיו לא הייתה התקדמות", אומר רונן. "כל הזמן מטפחים חיטה. אם נקביל את זה לחריש של שדה – החקלאי בהודו יחרוש בעזרת שור, בזמן שבארה"ב ישתמשו בקומביין הכי משוכלל. התוצאה זהה, האדמה תיחרש בשני המקומות, ההבדל הוא הטכנולוגיה. בהקבלה גסה, מי שטיפח עד כה זני חיטה, עבד כמו החקלאי ההודי. ביום שפענחו את הגנום, הוא הפך לבעלים של קומביין. יש לו כלי שמאפשר לעשות טיפוח מהיר ומתקדם".
לאתגר הטכני מצטרפת חשיבותה המכרעת של החיטה במארג המזון האנושי. החיטה היא הגידול הנאכל ביותר ברוב העולם, ומספקת עשרים אחוז מהצריכה הקלורית של בני האדם. שטחי הגידול שלה רחבים יותר משל כל גידול אחר. אפילו סין מגדלת היום יותר חיטה מאורז, והיא היצרן הגדול ביותר של חיטה בעולם. "אנחנו יודעים שהאנושות הולכת לקטסטרופה מבחינת היצע מזון", אומר רונן. "בזכות פענוח הגנום של התירס והאורז, כמעט בכל שנה זורע החקלאי זנים שהם טובים יותר מאלה של שנה שעברה, ואילו החיטה במובן מסוים הייתה תקועה. יבול התירס המופק מכל דונם גדל בשמונים השנים האחרונות פי שמונה, באורז חל גידול פי שישה, ועכשיו הגיעה שעתה של החיטה".
הקטסטרופה שעליה מדבר רונן נלמדת מהנתונים הטורדים על צפיפות כדור הארץ. על פי נתוני המחלקה לאוכלוסין של האו"ם, בכל שנה גדלה אוכלוסיית העולם ב־78 מיליון נפש. נכון לדצמבר האחרון חיו על פני הכוכב שלנו כ־7.2 מיליארד בני אדם, כך שבעתיד הקרוב מאוד יצטרך כדור הארץ להגדיל בצורה דרמטית את כמות המזון שהוא מציע לתושביו. במסגרת המאבק הגלובאלי לאבטחת מזון ((food security – כלומר, הניסיון לאפשר לכל פרט בעולם גישה תמידית למזון - מיפוי הרצף הגנומי של החיטה יאפשר פיתוח זנים חדשים בעלי ערכים תזונתיים טובים יותר, עמידות גבוהה לרעות החולות שצוינו לעיל, ומכאן פתרון מעשי לבעיית הרעב. "אחד היתרונות של חיטה מבחינת אבטחת מזון הוא שתירס ואורז דורשים תנאים טובים יחסית של מים, קרקע ואקלים, וחיטה לא מפונקת בדרישות שלה", מסביר שרון. "את יכולה לגדל אותה גם במקומות שבהם אין הרבה מים. לחקלאי האתיופי שמחזיק בקרקע זה הפתרון, גם אם התבואה אצלו תהיה פחות טובה".
אחד האויבים החמקמקים והאכזריים של החיטה הוא החילדון - פטרייה שנישאת באוויר, חוצה יבשות, ומשמידה שדות בלי להשאיר גרגר. כבר בעולם העתיק הכירו אותה, והרומאים היו מעלים קורבנות של תבואה לאלי החילדון, כדי שיחוסו עליהם ולא יכו ביבול. החקלאי המודרני התמודד עם הפטרייה בעזרת גנים שעמידים לה, אבל כמו החיידקים שהתרגלו לאנטיביוטיקה גם החילדון השתכלל, ולא נותרו גנים טובים בקנה.
ב־1999 התגלה במשתלה באוגנדה חילדון שזכה להיקרא UG99, שם המשמר את המקום והשנה של גילויו. זה התחיל לעשות שמות ביבולים, והעולם בהתאם הפך היסטרי שמא יחצה החילדון את גבולות אוגנדה. כך אכן קרה, והפטרייה כבר החלה לסמן טריטוריה במצרים, באיראן, באתיופיה ובמדינות נוספות באפריקה. חתן פרס נובל לשלום נורמן בורלוג הקים בשלהי חייו יוזמה שמנסה לאתר גנים חדשים שיילחמו בחילדון, ואחד כזה מצאו חוקרי המכון בעשב בשם שרוני, שגדל ברצועת החוף שבין חדרה לאשדוד. הגן זוהה, הוכנס לחיטה, והיום הזן העמיד כבר נמכר.
אבל אימת החילדון לא חלפה מן העולם, וכך גם סכנת הרעב הגלובאלי. לא בכדי כונס בשנת 2005 הקונסורציום IWGSC – ארגון בינלאומי ליצירת רצף הגנום של החיטה, שבעזרת מיטב המוחות העולמיים והשקעה של למעלה מ־50 מיליון דולר מנסה להתמודד עם המשימה. עשר שנים של מבוי סתום בפענוח התמונה המלאה, עם כמה הצלחות נקודתיות בדרך, הפכו את גנום החיטה לגביע הקדוש, לפסגת האוורסט שכולם נאבקים להגיע אליה ראשונים ולנעוץ בה דגל. ובכל זאת, המקבילה הישראלית המצומקת של הקונסורציום היא שהגיעה ליעד, כשהאחרים אפילו לא מזנבים בה.
"אם הִצלחת עם חיטה, הדרך לפענוח הסויה, השעורה ותפוחי האדמה קצרה", אומר רונן. "הטכנולוגיה שלנו מאפשרת מיפוי גנום של כל צמח או בעל חיים. המנגנון הוא אותו מנגנון - ולא משנה אם מדובר בתרנגולת או בעגבנייה. הבעיה היא תמיד אותה בעיה: ארבע אותיות, עשרות אלפי ספרים. זה הכול גנטיקה".
דרך ארוכה עבר תהליך פענוח הדאטה הגנטי. עלותו בעבר הייתה גבוהה מאוד, ולכן עשו בו שימוש רק במקרים בוערים כמו חקר מחלות קשות בבני אדם. מאז, בדיוק כמו שטלוויזיית הלד החליפה את קופסאות הענק שישבו בסלונים, ומסך המגע החליף את מקשי הסלולרי, גם כאן הלכה והשתפרה הטכנולוגיה, ואיתה פחתו העלויות באופן דראסטי. בשנת 2010 חברו יחד גיא קול וגיל רונן, שניהם עם ותק של למעלה מעשרים שנה בתעשיית הביוטכנולוגיה, אחרי שהבינו שנפתח חלון. "שמנו לב שיש המון אפליקציות לדי־אן־איי שלא היה נכון כלכלית לפתח אותן קודם בגלל העלות", אומר רונן. "כיוון שמאז המחיר ירד לא פי שניים, אלא פי אלף, פתאום יש המון שימושים שיכולים לתמוך במחקר של אוכל, וכדאיים כלכלית.
"אם קודם היה מחסור במידע, עכשיו היה חוסר באנליזה. יש לך הר של דאטה, העולם הטכנולוגי הצליח לשים אותו על השולחן יחסית בזול, אבל אף אחד לא יודע לקרוא אותו, זה סינית. מה שחסר זו טכנולוגיה שתתרגם לנו מה כתוב. מה אני מחפש בעגבנייה, כחוקר? אני מחפש איפה כתוב בדי־אן־איי שעגבנייה אחת יותר מתוקה מהשנייה, איפה כתוב שחיי המדף שלה ארוכים יותר, איפה כתוב שהיא עמידה לפטרייה. זה מה שרצינו לעשות בחברה שלנו".
גיא קול הפך למנהל המחקר והפיתוח, רונן למנכ"ל, שני שותפים פיננסיים חברו אליהם, ויחד הקימו את NRGene. נכון להיום יש לה 30 עובדים, 20 מהם אלגוריתמאים, צוות שנאסף מיוצאי חיל המודיעין שהתנסו בפענוח צפנים, ומתכנתים יוצאי חברות היי־טק. עומר ברד, ראש היחידה לאלגוריתמיקה, לקח את שק הפאזל הגנטי העמוס ושפך אותו, מטאפורית, למולם. שלוש שנים הם ישבו וחשבו איך לתקוף את האתגר, לבנות אלגוריתם חישובי שילמד להרכיב את הפאזל למרות המכשולים. הניסיון הראשון היה על תירס - בכל זאת, הוא היה הנסיך של שוק הזרעים דאז, והצלחה איתו יכולה להביא לקוחות ראשונים לחברת הסטראט־אפ. הם הצליחו לפתח אלגוריתם שבתוך יומיים מתגבר על המשימה, אנשי התוכנה דאגו למחשב בשווי עשרת אלפים דולר שיוכל לבצע אותה, ועשרים מפות של תירס באו לעולם.
איך זה עובד? את המולקולה הארוכה של הדי־אן־איי מבודדים מכלל הרקמה, מנקים, שמים במבחנה במעבדה ואחר כך שוברים לחתיכות קטנות, כדי שיוכל להיכנס למכונת הריצוף. בעולם יש היום אלפי מכונות שמרצפות גנטית, כלומר שולפות פיסות של 100־250 אותיות ומפענחות אותן. האלגוריתם "דה־נובו־מג'יק" לוקח את החתיכות הללו ובונה מהן את תמונת הפאזל השלמה, מפה מלאה של הגנום.
"בניגוד לחברות אחרות, אנחנו ראינו את היתרון של לדעת את כל התמונה", אומר רונן. "כל האחרים עבדו עם מדגם - מתוך 17 מיליארד אותיות לקחו 17 אלף, ואמרו 'זה מספיק לנו בשביל לדעת מה שאנחנו צריכים'. כשאנחנו באנו עם המוצר שלנו, שנתן את כל המפה, נפל להם האסימון - אבל לנו כבר היה מוצר מוכן. חברות הזרעים קנו את התוכנה שלנו כמו שהן קונות חבילת אופיס, תוכנה לניהול שיווק או מערכת להגנה מפני התקפות סייבר".
עד עכשיו דיברנו על פענוח הצופן, כלומר יצירת המפה. כדי להבין את פעולתם של גנים ספציפיים, קיים המוצר השני של החברה, Genomagic. המערכת שפיתחה מקבלת לתוכה שני סוגי דאטה: הראשון הוא מדגמי די־אן־איי של מיליוני צמחים, והשני הוא הביצועים שלהם בשדה – גבוה או נמוך, עמיד או לא עמיד. היא עושה את המטריצות, כלומר מאתרת איפה נמצאת תכונה זו על פני הגנום.
כאן מסתיים חלקם של הסטארטאפיסטים, ואנחנו נוסעים לעיר הגדולה. את המעבדה שלו באוניברסיטת תל־אביב הקים דיסטלפלד לפני חמש שנים. אחרי הכוונה של שומר וביקור קל במכון התקנים, אני מגיעה למחוז חפצי, מכון הדגנים. בחוץ נמצאות חממות ובהן יצירי הכלאות של חיטה ודגנים נוספים. הקונסורציום כאמור התמקד בחיטת התרבות, דיסטלפלד ידע שלא יוכל להילחם בהם והחליט להתמקד בחיטת הבר. מה גורם לבחור צעיר לקשור את גורלו בחיטה? "צמחים הם היצורים הכי מדהימים שיש", מסביר דיסטלפלד, "כי הם היחידים שמייצרים משהו, לא רק אוכלים. היצרנות שלהם מרתקת אותי".
אותי מרתקת הפוטוגניות של אחת השיבולים. לרגע חשבתי להציע שהיא זו שתעטר את הכתבה. מה חבל שזו שעורה. בתוך שקית חומה מראה לי דיסטלפלד את אם החיטה שממנה התחיל הכול. זו שלפניי נקטפה בנחל זוויתן. ההכלאות, איך לומר, לא עשו לה טוב לעור הפנים.
"ההישג של NRGene הוא ההבנה שמדובר באתגר מִחשובי", מסביר דיסטלפלד. "הם פיתחו את היכולת להתמודד עם כל כך הרבה נתונים, מה שלא היה אפשרי בעבר, ולהרכיב אותם זה לזה. אבל גם עם הטכנולוגיה הזו, עדיין לא מקבלים את הרצף בצורה מוחלטת. צריך איכשהו לקשר בין הרצפים הגדולים שיוצאים מה'דה־נובו' לבין הגנום.
"כאן נכנס הכלי שפותח אצלי במעבדה, ונקרא אוכלוסייה גנטית – ידע שהצטבר מהכלאות ואפיונים גנטיים. בעזרתו אנחנו בונים תמונה של הכרומוזום שמכילה רצפי די־אן־איי שאנחנו יודעים את הסדר שלהם, אבל בין רצף לרצף קיים חלל, ואנחנו לא יודעים מה יש בו. כלומר, יש לנו תמונה של הכרומוזום בקפיצות, מין שלד בסיסי. בכל עשרה עמודים בספר אנחנו יודעים משפט אחד. בשיתוף עם NRGene לקחנו את הרצפים הגדולים, הלבשנו אותם על השלד הזה, וקיבלנו גנום שלם. כלומר, פיתחנו את המידע הגנטי שיקשר בין הרצפים הגדולים שהם מייצרים לבין הכרומוזומים שמרכיבים את הדי־אן־איי של החיטה".
"המפה השלמה נותנת קפיצת מדרגה ושינוי מהפכני מבחינת היכולת שלנו לעבוד. את התוצאות בשטח ירגישו כבר בתוך חצי שנה עד שנה", מבטיח שרון. "תראי למשל שבתקופה האחרונה יש פריצות דרך רפואיות מאוד משמעותיות. אם תגלגלי את הסרט אחורה, תגלי שהן צמודות יחסית לנקודה שבה פענחו את הגנום של האדם. זה מה שיקרה כאן, המשחק השתנה. בינתיים אנחנו נמנעים מהנדסה גנטית, כיוון שהעולם כרגע לא מקבל אותה באהבה, אבל כאשר תיפתח הדלת, הרצף של חיטת הבר יאפשר להאיץ תהליכים של הנדסה גנטית, כמו להשתיל גן מבוקש בתוך חיטת התרבות".
בעקבות הפענוח, כבר היום משתמשים אלפי חוקרים במפת הגנום של החיטה כדי לייצר זנים עמידים שיתמודדו עם מצוקת המזון העולמית. "אנחנו עשינו רק את השלב הראשון", אומר רונן. "לא הצלנו את האנושות, אבל אפשרנו להרבה להציל אותה. 1,500 חוקרים שניסו לפתור את החידה, הפכו ביום אחד להיות מחוסרי עבודה. מצד שני יש הרבה אנשים שחיכו שהמשימה הזו תושלם כדי שהם יוכלו, אולי, לזכות בנובל עם החיטה הכי טובה שיש".
רגע, הנובל לא הולך אליכם?
"לא, לא. בעולם המסחרי אתה לא הולך לפרס נובל, אלא לנקודה בפיתוח שבה יש מוצר שלקוחות ישלמו עליו. אנחנו כבר שם. אנחנו בנינו את הכלים כדי שמישהו אחר יזכה בנובל".
על הקיר מאחוריו מציצה אליי חיטה יפה וזהובה. כלומר, נדמה לי שזו חיטה.
נא להמתין לטעינת התגובות
אקו"ם