אם אין לחם

סימנים לכימשון מופיעים באירלנד באופן פתאומי אך צפוי ברגע שמזג האוויר הקיצי נעשה לח. נבגים של פתוגן הצמחים דמוי הפטרייה נישאים ברוח לאורך שדות ירוקים פתוחים ונוחתים על עליהם הרטובים של צמחי תפוח האדמה. בשנה שעברה התחיל הגשם לרדת בתחילת אוגוסט. תוך כמה שבועות תקף הכימשון חלקה קטנה של תפוחי אדמה שנמצאה בפינת רשת חלקות הניסוי המסודרת במטה של Teagasc, הרשות החקלאית של אירלנד, בקארלו. וכעת עברו יותר מחודשיים מאז שצמחי תפוח האדמה הותקפו לראשונה, ויש עוד כמה שבועות עד שיהיה אפשר לאסוף את הגידול.

בית כפרי גדול, שבו שוכן המטה של Teagasc, משקיף על ניסויי השדה, וביורוקרטים לבושים היטב, מאירלנד או מהאיחוד האירופי, מתרוצצים אנה ואנה. חלק גדול מהמבנה הרחב נבנה במאה התשע עשרה, במהלך תקופת הרעב הקשה ביותר מבין אלה שנגרמו על-ידי כימשון תפוחי האדמה באירלנד. רעב בקנה מידה כזה הוא נחלת העבר, אבל מחלת הצמחים עדיין טורדת את מנוחתם של חקלאי המדינה וכופה עליהם לרסס את הגידולים לעתים תכופות בקוטלי פטריות. כחלק מפרויקט Amiga הנערך בכל מדינות האיחוד האירופי לבדיקת השפעתם של צמחים מהונדסים גנטית, בוחן יואן מאלינס, חוקר מטעם Teagasc, תפוחי אדמה שהונדסו כדי שיהיו עמידים לכימשון.

תפוחי אדמה עמידים לכימשון יהיו אחד מפריטי המזון הראשונים שיהונדסו בהם הגנות מפני מחלות הצמחים שהורסות מדי שנה 15 אחוז מהגידולים החקלאיים של העולם

יש בריזה, ואף על פי שהקיץ נגמר, עדיין חם ולח. "מזג אוויר מושלם לכימשון," אומר מאלינס. הוא רוכן מעל לצמחים שגודלו בשיטות קונבנציונאליות, מושך בתנועה חזקה את הגבעולים הנבולים ומראה כי הפקעות, החשופות למחצה באדמה, מצולקות בכתמים שחורים. אז הוא מחטט בעלה ירוק מאחד הצמחים המהונדסים גנטית שטופלו בגן עמיד לכימשון הנלקח מתפוח אדמה בר הגדל בדרום אמריקה. המגננות של צמח תפוח האדמה הדפו את הנבגים, שנעשו בלתי מזיקים. הצמח, אומר מאלינס בפשטות, "תפקד היטב."

זו השנה השנייה מבין שלוש שנות ניסויי שדה מתוכננות. אבל גם אם התוצאות בשנה הבאה יהיו מעודדות כמו אלה שהושגו השנה, Teagsac לא מתכוונת להנגיש לחקלאים את הצמח, שפותח על-ידי חוקרים באוניברסיטת וחנינגן בהולנד. גידולים מהונדסים גנטית עדיין מעוררים מחלוקת באירופה, ורק שניים מותרים לשתילה באיחוד האירופי. אמנם מאלינס ועמיתיו להוטים ללמוד כיצד הכימשון משפיע על תפוח האדמה המהונדס ואם הצמחים משפיעים על חיידקי הקרקע, אך הפצת הצמח המהונדס באירלנד, לפחות נכון לעכשיו, אינה בתכנון.

תפוח אדמה נגוע בכימשון

ובכל זאת, שדות קארלו מציגים תמונה מפתה שבה גידולים מהונדסים גנטית מגנים על אספקת המזון של העולם. תפוחי אדמה עמידים לכימשון יהיו אחד מפריטי המזון הראשונים שיהונדסו בהם הגנות מפני מחלות הצמחים שהורסות מדי שנה 15 אחוז מהגידולים החקלאיים של העולם. למרות השימוש הרב בקוטלי פטריות, כימשון ומחלות צמחים אחרות מחסלות, לפי ההערכות, חמישית מתפוחי האדמה בעולם (ירק שלא מעט ממנו גדל כיום בסין והודו). חילדון הקנה, מחלה פטרייתית של חיטה, התפשטה ברחבי אפריקה וחצי האי ערב ומאיימת כעת על אזורי הגידול הנרחבים שבמרכז ודרום אסיה, המייצרים כ-20 אחוז מהחיטה בעולם. בננות, מזון עיקרי במדינות כמו אוגנדה, מחוסלות לעתים קרובות על-ידי מחלת נבילה. בכל המקרים האלה, להנדסה גנטית יש פוטנציאל ליצור זנים שיהיו עמידים הרבה יותר בפני המתקפה.

אף על פי שהיצרנות החקלאית עלתה משמעותית ב-50 השנים האחרונות, כלכלנים חוששים שהעלייה הזו החלה להאט דווקא כעת, כאשר צופים שהדרישה למזון תעלה ב-70 עד 100 אחוז עד אמצע המאה

תפוחי אדמה מהונדסים גנטית עשויים גם להוליד דור חדש של מזון ביוטכנולוגי הנמכר ישירות לצרכנים. אף על פי שתירס, פולי סויה וכותנה טרנסגניים – שרובם הונדסו כך שיהיו עמידים לחרקים וקוטלי עשבים – נמצאים מאז שנות ה-90 המאוחרות בשימוש נרחב בארצות הברית ובמדינות חקלאיות גדולות אחרות, כולל ברזיל וקנדה, התירס ופולי הסויה משמשים בעיקר להכנת מזון לחיות, דלקים ביולוגיים ושמני בישול. אורז, חיטה או תפוחי אדמה מהונדסים אינם נפוצים, מפני שההתנגדות להם פגעה בהשקעה בפיתוחם, ומפני שחברות הזרעים לא הבינו כיצד להרוויח מהגידולים האלה כמו שהן מרוויחות מתירס ופולי סויה מהונדסים.

אך מכיוון שעד שנת 2050 צפויה אוכלוסיית העולם להגיע ליותר מתשעה מיליארד, ייתכן שבקרוב נהיה רעבים לגרסאות המזון המהונדסות האלה. אף על פי שהיצרנות החקלאית עלתה משמעותית ב-50 השנים האחרונות, כלכלנים חוששים שהעלייה הזו החלה להאט דווקא כעת, כאשר צופים שהדרישה למזון תעלה ב-70 עד 100 אחוז עד אמצע המאה תודות למספר האנשים ההולך וגדל ולתאבונן הגובר של אוכלוסיות עשירות. ראוי לציון נושא האורז והחיטה. במשך עשרות שנים עזרו השיפורים המהירים ביבוליהם להאכיל את העולם, אך כעת השיפורים חדים פחות; עד שנת 2050 יהיה עלינו להכפיל, לכל הפחות, את ייצור הדגנים כדי לעמוד בקצב. אם המגמה תמשך, ייתכן שההיצע לא יעמוד בביקוש, אלא אם נתחיל להשתמש בהרבה יותר שטח, דשן ומים.

סביר להניח ששינוי האקלים רק יחריף משמעותית את הבעיה. הוא יעלה את הטמפרטורות, ובאזורים רבים ייצור תנאים לחים יותר שמפיצים מחלות וחרקים לאזורים חדשים. יובש, סופות פרועות וימי שרב כבר מזיקים ליבולים, ותדירות האירועים האלה צפויה לעלות משמעותית עם עליית הטמפרטורות. מבחינתם של חקלאים אפשר לתאר בפשטות את השפעות שינוי האקלים: מזג האוויר נעשה פחות ופחות צפוי, ותנאים קיצוניים נעשים הרבה יותר שכיחים.

שדה תירס במקסיקו. צילום: City of Albuquerque, פליקר

הרמה המרכזית של מקסיקו, לדוגמה, עברה בזו אחר זו את השנה היבשה ביותר שלה והשנה הלחה ביותר שלה, ב-2011 ו-2012, אומר מתיו ריינולדס, פיזיולוג חיטה מהמרכז הבינלאומי לשיפור התירס והחיטה באל בטאן. שינויי תנאים אלה "מדאיגים ורעים מאוד לחקלאות," הוא אומר. "קשה מאוד להכין את הגידולים בהתאם. באקלים יציב יחסית אפשר לגדל גידולים עם תכונות גנטיות שמתאימות לפרופיל מסוים של טמפרטורות וגשמים. בחוסר יציבות קשה מאוד לדעת לאילו תכונות לכוון."

אחד היתרונות של השימוש בהנדסה גנטית כדי לעזור לגידולים להסתגל לשינויים הפתאומיים האלה, הוא שאפשר ליצור זנים חדשים במהירות. יצירת זן חדש של תפוח אדמה בשיטות השבחה מקובלות, למשל, דורשת 15 שנים לפחות; ייצור תפוח אדמה מהונדס גנטית דורש פחות משישה חודשים. הנדסה גנטית מאפשרת גם למכליאים לייצר שינויים מדויקים יותר ולהשתמש במגוון גדול הרבה יותר של גנים, המלוקטים מקרובי הבר של הצמחים או מסוגים שונים של אורגניזמים. בוטנאים מקפידים לציין שלא קיים גֶן קסם שאפשר להכניס לגידול כדי שיהיה עמיד ליובש או יניב יבול רב יותר – גם התנגדות למחלה דורשת לרוב כמה וכמה שינויים גנטיים. אבל רובם אומרים שהנדסה גנטית היא טכניקה ורסטילית וחיונית.

"זה דבר שכל כך הגיוני לעשות," אומרת ג'ונתן ג'ונס, מדען במעבדת סיינסבורי (Sainsbury) בבריטניה, אחד המומחים המובילים בעולם למחלות צמחים. הלחצים הממשמשים ובאים על הייצור החקלאי, הוא אומר, "הם אמיתיים ועומדים להשפיע על מיליוני אנשים במדינות עניות." הוא מוסיף ש"הימנעות מהשימוש בהנדסה גנטית תהיה עקשנית ובלתי סבירה."

זו תפיסה שרבים מהאחראים על פיתוח גידולי המחר שותפים לה. ברמת הייצור החקלאי הנוכחית, יש מספיק מזון להאכיל את העולם, אומר אדוארדו בלומוולד, בוטנאי מאוניברסיטת קליפורניה בדייוויס. אבל "כשהאוכלוסייה תגיע לתשעה מיליארד?" הוא אומר. "אין שום סיכוי."

הבטחות כוזבות

עוד כשזרעים טרנסגניים החלו להימכר לראשונה באמצע שנות ה-90, היה מי שהבטיח שגידולים מהונדסים גנטית יעזרו להאכיל את העולם. התאגידים שעזרו להפוך את הגידולים המהונדסים לעסק של מיליארדי דולרים, ובהם חברות הכימיקלים הגדולות מונסנטו, באייר ודופונט, קידמו את הטכנולוגיה כחלק ממהפכה במדעי החיים שתגדיל משמעותית את ייצור המזון. עד כה, מסיבות שונות, ההבטחה לא התממשה במלואה. יש להבהיר שגידולים המיוצרים בתהליכים ביו-הנדסיים הם הצלחה מסחרית אדירה במדינות מסוימות. הרעיון פשוט אך מפתה: על-ידי הכנסת גן זר הנלקח מחיידקים לתירס, למשל, אפשר להעניק לצמח תכונה שאחרת לא תהיה לו.

בארה"ב, 76 אחוז מהתירס מהונדס גנטית כך שיהיה עמיד לחרקים, ו-85 אחוז מהונדס כך שיוכל לעמוד בפני ריסוס של קוטל עשבים. התירס הזה היה לכאורה ברכה לחקלאים, אבל רק ממנו משמש ישירות כמזון לבני אדם

סקרים מעריכים שיותר ממיליארד ו-700 מיליון דונם של גידולים טרנסגניים כאלה מגודלים ברחבי העולם. בארצות הברית, רוב התירס, פולי הסויה והכותנה מהונדסים בעזרת גן הנלקח מחיידק הקרקע Bacillus thuringensis – Bt בקיצור – שמטרתו להדוף חרקים, או בעזרת גן חיידקי אחר שמטרתו להעניק עמידות לקוטלי עשבים. 81 אחוז מפולי הסויה ו-35 אחוז מהתירס המגודלים בעולם הם תוצרים ביוטכנולוגיים. בהודו, כותנת Bt אושרה לפני יותר מעשור וכיום מהווה 96 אחוז מכלל הכותנה שגדלה במדינה. אך לא ברור אם פריחת הגידולים הטרנסגניים תרמה לגידול בייצור המזון או להורדת המחירים לצרכנים. ראו לדוגמה את התירס.

בארצות הברית, 76 אחוז מהתירס מהונדס גנטית כך שיהיה עמיד לחרקים, ו-85 אחוז מהונדס כך שיוכל לעמוד בפני ריסוס של קוטל עשבים. התירס הזה היה לכאורה ברכה לחקלאים, כיוון שהוא הפחית את השימוש בחומרי הדברה והגדיל את התוצרת. אבל רק מעט מתוצרת התירס בארצות הברית משמשת ישירות כמזון לבני אדם; כ-4 אחוזים הולכים לסירופ תירס עשיר בפרוקטוז, ו-1.8 אחוזים לדגנים ומוצרי מזון אחרים. תירס ופולי סויה מהונדסים גנטית הם כל כך רווחיים, עד שהחקלאים האמריקנים התחילו להחליף את החיטה בהם: 56 מיליון אקרים של חיטה נשתלו ב-2010 לעומת 62 מיליון ב-2000. כשההיצע נפל, המחיר של בוּשֶל1 חיטה עלה לכמעט 8 דולר ב-2012 לעומת 2.5 דולר ב-2000.

עד כה, הרשימה המצומצמת של גידולים טרנסגניים שמשמשים לייצור מזון כוללת פאפאיה עמידה לנגיפים המגודלת בהוואי, תירס מתוק מהונדס עם Bt שמונסנטו התחילה למכור לאחרונה בארצות הברית, וכמה זנים של דלעת בעלי עמידות לנגיפי צמחים. אך ייתכן שהרשימה עומדת לגדול. הסוכנות החקלאית של אינדונזיה מצפה לאשר בקרוב את השימוש בתפוח אדמה עמיד לכימשון, וחברת J.R. Simplot, ספקית חקלאית מבויזי, איידהו, מקווה להשיק זן משלה ב-2017. מונסנטו, שזנחה ניסיון לפתח חיטה מהונדסת גנטית ב-2004, רכשה חברה לזרעי חיטה ב-2009 ומנסה כעת שוב. וחוקרים מקורנל עובדים עם גורמים בהודו, בנגלדש והפיליפינים, מדינות שבהן החציל הוא מוצר מרכזי, ומנסים לייצר גרסה עמידה לחרקים של ירק זה לשימושם של חקלאים.

ייתכן שזנים מהונדסים אלה, של כמה מהגידולים החשובים בעולם, יגשימו את התקוות הראשוניות שעוררו אורגניזמים מהונדסים גנטית. אך כמעט בטוח שהם גם יחממו את הדיון הטכנולוגי. המתנגדים חוששים שהכנסת גנים זרים לגידולים עלולה לעשות את המזון מסוכן או אלרגני, אף על פי שיותר מ-15 שנות ניסיון עם גידולים טרנסגניים, וכן סדרה של מחקרים מדעיים, לא חשפו סכנות בריאותיות. טיעון אמין יותר של המתנגדים אומר כי הטכנולוגיה היא מזימה של תאגידי ענק, ובמיוחד מונסנטו, למכור חומרי הדברה נוספים, לשלוט בשרשרת האספקה החקלאית ולייצר תלות של החקלאים בזרעים טרנסגניים יקרים. אך הביקורת המשכנעת ביותר היא זו שאומרת כי למעשה הגידולים הטרנסגניים לא עזרו רבות להבטחת אספקת המזון של העולם לנוכח שינוי האקלים וצמיחת האוכלוסייה.

מרגרט סמית, פרופסור להכלאת צמחים וגנטיקה מאוניברסיטת קורנל מודה כי לדור הראשון של הגידולים העמידים לחרקים ולחומרי הדברה יש רק מעט תכונות חדשות, כגון עמידות ליובש ולמחלות, שיעזרו לצמחים להסתגל לשינויים במזג האוויר ובדפוסי המחלות. ובכל זאת, היא אומרת שאין סיבה טובה לוותר על הטכנולוגיה דווקא עכשיו, כשבוטנאים נמצאים במרוץ להגדלת הפרודוקטיביות של הגידולים. המדענים האלה "עומדים בפני אתגר השבחה מבהיל," אומרת סמית. "אנחנו נזדקק לדור שני של גידולים טרנסגניים. זו תהיה טעות לשלול את הכלי הזה רק מפני שהמוצרים הראשוניים לא סיפקו פתרון לבעיות הגדולות."

לא יהיה קל לפתח גידולים המסוגלים להתמודד בצורה טובה יותר עם שינוי האקלים. הדבר ידרוש מבוטנאים להנדס תכונות מורכבות בעזרת כמה וכמה גנים. עמידות מתמשכת למחלות דורשת בדרך כלל סדרה של שינויים גנטיים וידע מפורט לגבי האופן שבו פתוגנים תוקפים את הצמח. תכונות כגון עמידות ליובש ולחום מסובכות אף יותר כי הן דורשות שינויים בסיסיים בפיזיולוגיה של הצמח.

האם תחום ההנדסה הגנטית מוכן למשימה? אף אחד לא יודע. אבל אפשר להתעודד מפריצות הדרך הגנומיות שהתרחשו לאחרונה. מדענים ריצפו כעת את הגנומים של גידולים כגון אורז, תפוחי אדמה, בננות וחיטה. בה בעת, פיתוחים בביולוגיה מולקולרית מאפשרים למחוק, לשנות ולהחדיר גנים בדיוק רב. ובייחוד, כלים חדשים של הנדסה גנומית, הנקראים Talens ו-Crispr, מאפשרים לגנטיקאים "לערוך" דנ"א של צמחים ולשנות את הכרומוזומים בדיוק היכן שהם רוצים.

עריכות מדויקות

בסדנה הסמוכה לשורות החממות השוכנות בקצה הקמפוס של קורנל באיתקה, ניו יורק, יש ריח מעופש וטחוב העולה מארגזים של תפוחי אדמה. הסדנה שוכנת כקילומטר וחצי ממעבדות הביולוגיה המולקולרית של האוניברסיטה, אבל כל מה שרואים הוא מסועי עץ, רשתות מתכת וצינורות מים. וולטר דה יונג (De Jong) ממיין ומודד תפוחי אדמה שנאספו כחלק ממאמץ רב-שנתי למצוא תפוח אדמה מוצלח אף יותר לחקלאי האזור. הארגזים מלאים בתפוחי אדמה – חלקם קטנים ועגולים, אחרים גדולים ומעוותים. כשאני שואל מהן התכונות החשובות ביותר לצרכן, הוא מחייך ועונה, "מראה, מראה, מראה."

פרופסור וולטר דה יונג. צילום: אתר אוניברסיטת קורנל

אבל כשאני שואל מה דעתו על המאמצים לפיתוח תפוחי אדמה טרנסגניים, לא קל לו כל כך לענות. לא שׁדה יונג מתנגד להנדסה גנטית. כמשביח תפוחי אדמה הוא מכיר היטב את השיטות המקובלות להוספת תכונות חדשות, אבל יש לו גם דוקטורט בפתולוגיה של הצמח והוא ערך מחקר רב בביולוגיה מולקולרית; הוא מכיר את ההזדמנויות הטמונות בהנדסה גנטית. בצפון-מזרח ארצות הברית ממטבים כל זן של תפוח אדמה לרדיוס של כ-800 קילומטר ומביאים בחשבון את אורך עונת הגידול ומזג האוויר באזור. משמעותו של שינוי האקלים היא שאזורי הגידול האלה משתנים, ולכן השבחת גידולים הופכת למעין פאזל בעל חתיכות נעות. המהירות של תהליכי ההנדסה הגנטית תעזור. אבל, אומר דה יונג בביטול, "אני לא צופה שאשתמש בטכנולוגיה [הטרנסגנית]. אני לא יכול להרשות את זה לעצמי."

"זה מצב מוזר," הוא אומר. מדענים במכוני מחקר ציבוריים ואקדמיים עבדו רבות על זיהוי גנים והבנת האופן שבו הם משפיעים על תכונות של צמחים. אבל בגלל תהליכי הבדיקה והרגולציה הממושכים לגידולים מהונדסים גנטית והסכנה שהצרכנים ידחו אותם, רק "חופן של חברות גדולות" מסוגלות להרשות לעצמן את ההוצאה והסיכון שבפיתוחם, הוא אומר. אבל דה יונג מתמלא לפתע רוח חיים כשאני שואל אותו על כלי הנדסת הגנום החדשים. "זה מה שחיכיתי לו כל הקריירה," הוא אומר ומניף ידיים מעלה. "כמדען תפוחי אדמה רציתי תמיד שני דברים: גנום מרוצף של תפוח אדמה והיכולת לשנות את הגנום לפי רצוני." בצדו השני של הקמפוס מנהל דה יונג מעבדה נוספת של ביולוגיה מולקולרית, שם הוא זיהה את רצף הדנ"א האחראי לפיגמנט האדום בפקעות תפוחי האדמה. ייתכן שבקרוב יהיה אפשרי לשנות במדויק את הרצף הזה בתא של תפוח אדמה, ואז לגדל אותו לצמח: "אם אני ארצה להפוך תפוח אדמה לבן לאדום, אני פשוט אוכל לערוך נוקלאוטיד או שניים ולקבל את הצבע שאני רוצה."

אחת הבעיות עם טכניקות ההנדסה הגנטית המודרניות היא שהן מוסיפות גנים באופן בלתי צפוי. הגן הרצוי מוחדר לתא המטרה בצלחת פטרי וברגע שהמולקולות נמצאות בתא, הגן החדש מוחדר לכרומוזום אקראית

השבחת צמחים "אינה אמנות הזזת הגנים," מסביר דה יונג. "בעיקרון, לכל תפוחי האדמה יש את אותם גנים; אבל יש להם גרסאות שונות של הגנים האלה – אָלֵלים. ואללים שונים זה מזה בכמה נוקלאוטידים. אם אני יכול לערוך כמה נוקלאוטידים, למה להשביח כדי לקבל [תכונה]? זה הגביע הקדוש של הגנטיקה כבר הרבה זמן."

אחת הבעיות עם טכניקות ההנדסה הגנטית המודרניות היא שהן מוסיפות גנים באופן בלתי צפוי. הגן הרצוי מוחדר לתא המטרה בצלחת פטרי בעזרת חיידקי צמחים או "אקדח גנים" שממש יורה חלקיק קטן המכוסה בדנ"א. ברגע שהמולקולות נמצאות בתא, הגן החדש מוחדר לכרומוזום אקראית (התא מגודל בתרבית רקמה כדי שיהפוך לצמח צעיר ובסופו של דבר לצמח). אי אפשר לשלוט במקום המדויק שבו הגנים מתווספים אליו; לפעמים הם מגיעים לנקודה שהם מתבטאים בה ביעילות, ולפעמים לא. מה יקרה אם נוכל לכוון אותם לנקודות מדויקות על כרומוזום הצמח ולהוסיף גנים חדשים בדיוק למקום שאנו רוצים שיהיו בו, לחסל את הגנים הקיימים או לשנותם על-ידי החלפת כמה נוקלאוטידים מסוימים? הכלים החדשים מאפשרים למדענים לעשות את הדברים האלה.

Talens, אחת מכלי הנדסת הגנום המבטיחים ביותר, נוצר בהשראת מנגנון שחיידקים משתמשים בו כדי להדביק צמחים. פתולוגים של צמחים זיהו את החלבונים שמאפשרים לחיידקים לאתר במדויק את הדנ"א של צמח המטרה ומצאו דרכים להנדס את החלבונים האלה כך שיזהו רצפים שונים; ואז הם היתכו את החלבונים האלה עם נוקלאזות שחותכים דנ"א ויצרו כלי "עריכה" מדויק. הכלי מוחדר לתא הצמח בעזרת חיידק או אקדח גנים; ברגע שהוא בפנים, החלבונים מתמקדים ברצף דנ"א ספציפי. החלבונים מביאים את הנוקלאזות לנקודה מדויקת על הכרומוזום, שם הם מבקעים את הדנ"א של הצמח. תיקון הכרומוזום השבור מאפשר הכנסת גנים חדשים או ביצוע סוגים אחרים של התאמות. Crispr, גרסה חדשה אף יותר של הטכנולוגיה הזו, משתמשת ברנ"א כדי להתמקד בגן המטרה. בעזרת שני הכלים האלה, ביולוגים מולקולריים מסוגלים לשנות גם כמה נוקלאוטידים או להכניס ולמחוק גן בדיוק במקום הרצוי להם בכרומוזום. כך נעשה השינוי צפוי ויעיל הרבה יותר.

אחת ההשלכות של הכלים החדשים היא שאפשר לערוך שינויים גנטיים בצמחים בלי להוסיף גנים זרים. אף על פי שעדיין מוקדם מכדי לקבוע אם יכולת זו תשנה את הדיון הציבורי בנוגע לאורגניזמים מהונדסים גנטית, גופי הרגולציה – לפחות אלה שבארצות הברית – רומזים שגידולים שטופלו ללא גנים זרים לא יצטרכו לעבור בדיקה מקיפה כמו הגידולים הטרנסגניים. זה יפחית משמעותית את הזמן וסכומי הכסף המושקעים בהשקת זנים חדשים של מזון מהונדס גנטית. וייתכן שמבקרי הביוטכנולוגיה יוכלו להבחין בין הדברים ולקבל את הגידולים המהונדסים גנטית כל עוד הם אינם טרנסגניים.

פועל סיני עובד בשדב של אורז היברידי במחוז חונאן שבמרכז סין. צילום: גטי אימג'ס

דן וֹויטאס (Voytas), מנהל מרכז הנדסת הגנום באוניברסיטת מינסוטה ואחד מממציאי Talens, אומר שאחת המוטיבציות המרכזיות שלו היא הצורך להאכיל שני מיליארד אנשים נוספים עד אמצע המאה. וכעת, בפרויקט שאפתני ביותר, המרוכז במכון הבינלאומי לחקר האורז בלוס באניוס שבפיליפינים, הוא משתף פעולה עם רשת עולמית של חוקרים במטרה לשכתב את הפיזיולוגיה של האורז. לאורז וחיטה, כמו לדגנים אחרים, יש מה שבוטנאים מכנים פוטוסינתזה C3, במקום גרסת ה-C4 המורכבת יותר הקיימת בתירס וקני סוכר. גרסת ה-C4 של הפוטוסינתזה משתמשת במים ופחמן דו-חמצני ביעילות רבה יותר. אם הפרויקט יצליח, יהיה אפשר להגדיל את יבולי האורז והחיטה באזורים שהולכים ומתחממים כתוצאה משינוי האקלים. שכתוב מנגנון ליבה של צמח אינו משימה פשוטה. אבל וויטאס אומר ש-Talens יהיה כלי רב-ערך – בזיהוי הנתיבים הגנטיים שאפשר לשנות, וכן בביצוע השינויים הגנטיים הנדרשים.

בתקופה זו של שינוי אקלים, כשפחות ופחות אדמות מתאימות לשימוש חקלאי, ישנו לחץ רב על ביולוגים של צמחים לעזור להאכיל את האוכלוסייה ההולכת וגדלה. זה העול שלהם, אומר וויטאס. אבל הוא אופטימי. במהלך רוב 50 השנים האחרונות, הוא מציין, גדלה תפוקת הגידולים שוב ושוב, תחילה בזכות השימוש בזרעים היברידיים, ואז בזכות זני הצמחים החדשים שהופיעו במהפכה הירוקה, ו"אפילו [בזכות] הצמחים הראשונים שהונדסו גנטית." הופעת כלי הנדסת הגנום הראשונים, הוא אומר, "היא נקודת פיתול נוספת."
אם הוא צודק, ייתכן שכלים אלה הופיעו בדיוק בזמן.

גל חום

אם תשאלו אגרונומים, משביחי צמחים וחקלאים, הכול עניין של יבול – התוצרת שמניב גידול פר יחידת שטח. השיפורים המרשימים בגודל היבולים החל מאמצע המאה ה-20 הם הסיבה המרכזית לכך שיש לנו מספיק אוכל לאוכלוסייה שצמחה משלושה מיליארד ב-1960 לשבעה מיליארד ב-2011 (תקופה שבה כמות האדמה החקלאית גדלה רק במעט). ייתכן שהמאמץ הבולט ביותר היה המהפכה הירוקה שהוביל נורמן בורלוג, פתולוג צמחים וגנטיקאי מאייווה, שבמסגרתה גדלו משמעותית יבולי החיטה, התירס והאורז בחלקים רבים בעולם. תוצאה זו הושגה, בין השאר, בזכות השימוש בזנים פרודוקטיביים יותר, תחילה במקסיקו ולאחר מכן גם בפקיסטן, הודו ומדינות אחרות. אבל נדמה שלפחות בעשור האחרון האט הגידול ביבולי החיטה והאורז. יבולי החיטה, למשל, גדלים באחוז אחד לשנה, פחות או יותר; הם צריכים לגדול ב-2 אחוזים לשנה כדי לעמוד בביקוש בטווח הארוך.

מומחים חקלאיים מזהירים שכדי להאכיל את אוכלוסיית העולם יש לשפר גם את היבולים של גידולים אחרים – אך עליית הטמפרטורות והשפעות אקלימיות גלובליות אחרות יקשו על השגת המטרה הזו. דייוויד לובל (Lobell) מסטנפורד, מרצה למדעי המערכת הסביבתית של כדור הארץ, הוא אדם המקרין רוגע, אך הרוגע הזה מסווה את המסר הקודר שלו לגבי השפעת ההתחממות הגלובלית על הגידולים. השפעה זו נדונה בהרחבה, אבל לאחרונה חידדו לובל ועמיתיו את התחזיות כשסרקו נתונים היסטוריים של מזג אוויר וייצור חקלאי. הם גילו שבין 1980 ל-2008 פגע שינוי האקלים ביבולי החיטה והתירס; היבולים עדיין גדלו בזמן הזה, אבל הייצור הכללי היה נמוך בשניים עד שלושה אחוזים משהיה לולא ההתחממות הגלובלית. דבר זה נכון לרוב האזורים שבהם מגדלים תירס וחיטה.

הממצא הזה מפתיע כי הוא רומז שההתחממות הגלובלית כבר השפיעה משמעותית על ייצור המזון ותמשיך להשפיע אף יותר ככל ששינוי האקלים יתעצם. "כל דבר שמגביל את [צמיחת] היבולים מעורר חשש," אומר לובל. אמנם סך כול יבולי החיטה והתירס עדיין גדלים, הוא אומר, אך "שינוי האקלים לא הופך לבעיה רק כשמופיעות מגמות שליליות בגודל היבולים, אלא זמן רב לפני כן."

מטריד אף יותר לשמוע שלובל ועמיתו וולפראם שלנקר, כלכלן מאוניברסיטת קולומביה, מצאו ראיות לכך שבכמה גידולים חשובים, ההשפעה הכללית של ההתחממות הגלובלית קשורה קשר הדוק יותר דווקא למספר ימי השרב, ולא לעלייה הממוצעת בטמפרטורות העונתיות. אם זה אכן המצב, ייתכן שמחקרים קודמים לא העריכו נכונה את השפעתו של שינוי האקלים כי הם בחנו בעיקר את הטמפרטורות הממוצעות.

חישוביו של שלנקר מראים עליה קבועה ביבולי התירס ופולי הסויה כל עוד הטמפרטורות עולות מ-10 מעלות ל-20 ומעלה – אך בסביבות 29 אצל התירס ו-30 אצל פולי הסויה, הגידולים "נפגעים קשות" והיבולים צונחים משמעותית. במחקר מאוחר יותר הראה לובל שימים חמים מזיקים לחיטה בצפון הודו הרבה יותר משחשבו בעבר. פרט מפתיע ומטריד במחקר, אומר שנקלר, הוא שנראה כי הגידולים והחקלאים לא הסתגלו לתדירותם הגוברת של הימים החמים. "מה שהפתיע אותי יותר מכול, וזה דבר שיש להתחשב בו בהמשך," הוא אומר, "הוא שהושגה התקדמות אדירה בהשבחה חקלאית – היבול הממוצע עלה יותר מפי שלושה מאז שנות ה-50 – אבל אם מביטים ברגישות לחום כבד, נראה שהמצב לא השתפר מאז. אנחנו צריכים גידולים שמסוגלים להתמודד בצורה טובה יותר עם אקלים חם." במהלך גל החום שהיכה ברוב ארצות הברית ב-2012, הוא אומר, יבולי התירס ירדו ב-20 אחוז, ו"אם מביטים במודלים האקלימיים ובמה שיהיה לפיהם בקרוב האקלים הנורמלי החדש, 2012 אינה שנה חריגה."

טכניקות ההשבחה המקובלות התקדמו רבות במאבקן בבעיות האלה, וכיום ישנם זנים עמידים יותר ליובש ומחלות. אך בביוטכנולוגיה טמונים יתרונות שאין להתעלם מהם

ייתכן שצמחים פשוט לא נועדו לתפקד בטמפרטורה של יותר מ-30 מעלות. שנקלר אומר שהוא לא משוכנע שאפשר להנדס את הגידולים כך שיסתגלו לריבוי הימים החמים, אך הוא מקווה שהוא טועה. לובל רוצה שעבודתו תגדיר בצורה טובה יותר אילו היבטים של שינוי האקלים מזיקים ליבולים וכך לעזור למקד את השינויים הגנטיים הנדרשים. אך כמו שנקלר, גם הוא אינו בטוח אם בכוחה של הגנטיקה לספק פתרון. בסנטרל וואלי שבקליפורניה, אחד האזורים החקלאיים היצרניים ביותר בעולם, מודה בלומוולד מדייוויס שמדענים "מעולם לא השביחו צמחים להתמודדות עם לחצים" כמו יובש או שרב. אבל מטרתו היא לשנות זאת. הוא מחדיר לאורז ולצמחים אחרים שילוב של גנים התורם לעמידות לחום, ליובש ולמליחות קרקע גבוהה, וכך יוצר גידולים בעלי יתרונות מסוימים בתנאי מזג אוויר קיצוניים, בייחוד בשלבים מכריעים במחזור הגידול שלהם.

האתגר הוא לא לפגוע ביבולים כשתנאי הגידול טובים. לכן בלומוולד זיהה חלבון שמפעיל את הגנים המוחדרים רק בתנאים קשים. "אין תרופה ליובש. אם אין מים, הצמח מת. אני לא קוסם," הוא אומר. "אנחנו רק רוצים לעכב את התגובה השלילית לתנאי הלחץ כמה שיותר כדי לשמר את היבולים עד שהמים מגיעים."

לחם חוקנו

בשדה מצפון ללונדון השייך לתחנת הניסוי רותמסטד, המכנה את עצמה תחנת המחקר החקלאית הוותיקה בעולם (נוסדה בשנת 1843), נמצא אחד ממוקדי המאבק המתמשך של אירופה על מזון מהונדס גנטית. המחלוקת כאן קשורה לשדה חיטה של 80 מטר על 80 מטר. חלק מהחיטה הונדסה גנטית לייצר הורמון דוחה כנימות (חרק מזיק שכיח). ב-2012 טיפס מפגין מעל גדר נמוכה ופיזר זרעי חיטה רגילים בין הצמחים המהונדסים בניסיון לחבל בניסוי. המדענים ברותמסטד שאבו את הזרעים, שכרו כמה מאבטחים נוספים ובנו גדר שנייה בגובה שלושה מטרים בעלת קצה מעוקל המקשה על טיפוס. מאוחר יותר צעדו מפגינים שלובי זרועות עד לקצה השדה המגודר לפני שנעצרו על-ידי המשטרה.

הפגנה בניו אורלינס נגד מזון מהונדס גנטית, במאי 2013. צילום: Becker1999

המהומה ברותמסטד היא רמז לכך שהמחלוקת הגדולה הבאה סביב אורגניזמים מהונדסים גנטית עלולה להיות קשורה לחיטה טרנסגנית. אחרי ככלות הכול, חיטה היא הגידול הנפוץ ביותר – היא מהווה 21 אחוז מהקלוריות הנצרכות בעולם. ההתעסקות עם הדגן שמספק לחם למיליונים רבים של אנשים, תרתיח רבים ממתנגדי המזון המהונדס. יתרה מזו, חיטה היא מצרך הנסחר בשווקי העולם, ואם אחת המדינות המייצאות הבולטות תאשר את השימוש בחיטה מהונדסת גנטית, יהיו לזה השלכות משמעותיות.

החיטה מסמלת גם את המאבקים העומדים בפני עולם החקלאות המנסה לעמוד בקצב גידול האוכלוסייה ולהתמודד עם שינוי האקלים. לא רק שהעליות ביבולים החלו להאט, אלא שחיטה היא רגישה במיוחד לחום ומגודלת באזורים רבים, כמו אוסטרליה, שמועדים לבצורות חמורות. יתרה מזו, חיטה פגיעה לחילדון הקנה, המאיימת על המישור האינדו-גנגטי, אזור פורה בפקיסטן וצפון הודו. טכניקות ההשבחה המקובלות התקדמו רבות במאבקן בבעיות האלה, וכיום ישנם זנים עמידים יותר ליובש ומחלות. אך בביוטכנולוגיה טמונים יתרונות שאין להתעלם מהם.

שינו האקלים לא משנה [את אופי האתגר של משביחי הצמחים], אלא עושה אותו דחוף יותר," אומר וולטר פלקון, סגן מנהל המרכז לזמינות מזון וסביבה בסטנפורד. פלקון היה אחד מחיילי המהפכה הירוקה, ועבד באזורי גידול החיטה בפקיסטן ובעמק יאקי במקסיקו. אבל הוא אומר שהשיפור המשמעותי בפרודוקטיביות שהושג בין 1970 ל-1995 כבר "מוצה" ברובו, והוא חושש שמא לא יהיה אפשר להמשיך בשיטות העבודה עתירות הטכנולוגיה באזורים אלה. הוא אומר שעמק יאקי עדיין פרודוקטיבי מאוד – היבולים האחרונים של שבע טון להקטר "מדהימים" – אבל השימוש הרב בדשן ומים "מותח את גבולותיהן" של שיטות העבודה הנוכחיות. פלקון חושש גם מהשפעת שינוי האקלים על החקלאות במישור האינדו-גנגטי, שם גרים קרוב למיליארד איש.

כששאלתי אותו אם הטכנולוגיה הטרנסגנית תפתור את הבעיות האלה, הוא ענה, "אני לא ממתין בנשימה עצורה." הוא מנמק את ספקנותו בסיבות מדעיות וכן בהתנגדות הקיימת לגידולים מהונדסים גנטית. אבל הוא כן צופה שהתפתחויות בטכנולוגיות גנטיות בעשור הקרוב יאפשרו לייצר זני חיטה עמידים יותר למזיקים, טמפרטורות גבוהות ויובש. יכול מאוד להיות שהפיתוח הראשון והדרמטי ביותר יהיה התאמת הגידולים האלה לדפוסי המחלות המשתנים. וכפי שאומר יואן מאלינס מ-Teagasc, "מי שרוצה לחקור מחלות צמחים, בא לאירלנד."

במרחק מאה קילומטר מהשדות האידיליים של קארלו, פיונה דוהאן (Doohan), פתולוגית של צמחים מיוניברסיטי קולג' דבלין, מפתחת זני חיטה עמידים למחלות המקומיות ומנסה להבין אילו שינויים יתחוללו בפתוגנים של צמחים בעקבות שינוי האקלים. בתחנת הניסוי החקלאית של בית הספר היא משתמשת בתאי גידול שבהם אפשר לחקות את ריכוז הפחמן הדו-חמצני של 2050, הצפוי להיות גבוה יותר.

הניסויים סיפקו הפתעה אכזרית. כשחיטה והפתוגנים שבדרך כלל מזיקים לה מוכנסים יחד לתא עם רמות מוגבהות של פחמן דו-חמצני, הצמח נותר עמיד לפטרייה. אבל כששניהם מגודלים בנפרד למשך כמה דורות בתנאים של 2050 ואז מוצבים זה לצד זה, אומרת דוהאן, הצמחים "קורסים." וכאן מתקבלת מסקנה מבשרת רעות: ייתכן שפתוגנים של צמחים מסתגלים לרמות מוגבהות של פחמן דו-חמצני הרבה יותר מהר ובצורה הרבה יותר טובה מחיטה. ליד הבניין נמצא מטע תפוחים עם עצים מייצגים מכל רחבי אירלנד, כולל זני מורשת שנשתלים כבר מאות שנים. דוהאן מביטה בהם בחיבה כשהיא חולפת על פניהם. הקרקע מכוסה בתפוחים שנפלו. בקצה הרחוק של המטע נמצאת שורת חממות, כולל אחת קטנה שבה נבדקים צמחים מהונדסים גנטית. נמצא שם גם זן מבטיח במיוחד של חיטה טרנסגנית, שנראה עמיד לסוגי הכימשון שנוהגים לתקוף את החיטה באירלנד (scab disease). הגן החדש אף מגדיל את התפוקה של הדגן, אומרת דוהאן, שיצרה את זן החיטה הזה יחד עם עמיתיה. ברור כשמש שהיא מאושרת מהתוצאות. אבל היא ממהרת להוסיף שאין תוכניות לנסות את החיטה המהונדסת בשדות אירלנד, או בכל מקום אחר באירופה. נכון לעכשיו נגזר על זן החיטה המבטיח הזה להישאר בחממה.

דייוויד רוטמן הוא עורך ב-MIT Technology Review.

©2013 Technology Review, INC. Distributed by Tribune Media Services, Inc.