כך מרגישים הצמחים

לצמחים יש מוליכים עצביים שמזהים מגע ומגיבים אליו. האם אנחנו מכאיבים לירקות בכל פעם שאנו חותכים סלט?
X זמן קריאה משוער: 22 דקות

רובנו באים במגע עם צמחים מדי יום ביומו. לפעמים אנחנו מוצאים את הצמחים רכים ונעימים, כמו הדשא בפארק בתנומת צהריים מתפנקת. פעמים אחרות הם מחוספסים ודוקרניים: אנחנו מגששים בזהירות בין קוצים מרגיזים כדי להגיע אל גרגרי הפטל במהלך טיולנו בחורש, או נתקלים בגזע עץ מסוקס שהצליח להזדקר מתוך המדרכה. אבל ברוב המקרים, הצמחים הם עצמים סבילים, אבזרי תפאורה נייחים, שאנחנו באים עמם במגע ומתעלמים מהם בעת ובעונה אחת. אנחנו תולשים את עלי הכותרת של החיננית — אוהבת? לא אוהבת? — ומנסרים את הענפים הפוגעים בשלמותו האסתטית של עץ. האם הצמחים יודעים שאנחנו נוגעים בהם? אולי זה קצת מפתיע, ואולי זה קצת טורד שלווה, אבל דעו לכם שצמחים יודעים מתי נוגעים בהם. לא זו בלבד שהם יודעים שנוגעים בהם, צמחים יכולים גם להבדיל בין חום לקור, ויודעים מתי ענפיהם מתנודדים ברוח.

צמחים מסוגלים להרגיש מגע ישיר: חלקם, למשל המטפסים לסוגיהם, מתחילים לגדול במהירות מיד כשהם באים במגע עם עצם שהם יכולים להיכרך סביבו, כגון גדר; והִדיֹוֵניָאה לוכדת־ הזבובים סוגרת בכוונה תחילה את מלתעותיה בזריזות כשנוחת חרק על אחד מעליה. ודומה שהצמחים אינם אוהבים שנוגעים בהם יותר מדי, מפני שדי בנגיעה בצמח או בטלטולו כדי לבלום את גדילתו. כמובן, צמחים אינם "מרגישים" במובן המקובל של המילה. צמחים אינם מרגישים חרטה; הם אינם יודעים מהי הרגשה מבשרת־רעות. אין להם מודעות אינטואיטיבית למצב נפשי או רגשי. אבל צמחים קולטים תחושת מגע, ואחדים מהם אפילו "מרגישים" טוב יותר מאיתנו. צמחים כמו המלפפון המצולע רגישים עד פי עשרה מאיתנו, כשמדובר במגע. קנוקנות המלפפון המצולע מסוגלות להרגיש בחוט שמשקלו רק רבע גרם — זה מספיק כדי להתחיל את היכרכות הקנוקנת סביב עצם סמוך. אנחנו, לעומת זאת, יכולים להרגיש את נוכחותו של בדל חוט קל מאוד על אצבעותינו רק אם משקלו שני גרמים בערך או יותר. אבל גם אם יש צמחים שרגישים למגע הרבה יותר מבני־אדם, יש כמה קווי דמיון מפתיעים בין צמחים לבעלי־חיים במה שנוגע לתחושת המגע הזאת.

חוש המישוש שלנו מעביר מגוון עצום של תחושות, החל בכווייה מכאיבה וכלה בריחוש רוח קלה. כשאנחנו באים במגע עם עצם, עצבינו מופעלים ושולחים למוח אות המתאר את סוג התחושה — לחץ, כאב, טמפרטורה ועוד. כל התחושות הפיסיות נקלטות במערכת העצבים שלנו הודות לתאי עצב ייעודיים לחישה: בעור, בשרירים, בעצמות, במפרקים ובאיברים הפנימיים. מכוח פעולתם של סוגים שונים של תאי עצב ֶסנסֹוריים, אנחנו מרגישים מגוון גדול של תחושות פיסיות: דגדוג, כאב חד, חום, נגיעה קלה, כאב עמום ועוד ועוד. כשם שסוגים שונים של קולטני אור רגישים סגולית לצבעים שונים של אור, כן תאי עצב סנסוריים שונים רגישים סגולית לתחושות מגע שונות.

קולטנים שונים מופעלים כשנמלה זוחלת על הזרוע וכשהמעסה מעביר עלינו את כפות ידיו החזקות. יש בגופנו קולטנים לקור וקולטנים לחום. אבל כל הסוגים השונים של תאי עצב סנסוריים פועלים באופן זהה עקרונית. כשאנחנו נוגעים בדבר־מה באצבע, תאי העצב הסנסוריים הסגוליים לנגיעה (אלה נקראים קולטנים מכניים) מעבירים את אותותיהם לתא עצב מתווך, המקושר למערכת העצבים המרכזית שבחוט השדרה. מכאן מעבירים תאי עצב אחרים את האות למוח, המודיע לנו שאנחנו מרגישים במשהו. העיקרון שלפיו מתנהלת התקשורת העצבית זהה בכל הסוגים של תאי עצב: חשמל. הגירוי הראשוני מחולל תגובה אלקטרוכימית מהירה הקרויה אי־קיטוב (דה־פולריזציה), שמועברת לכל אורכו של העצב. גל חשמלי זה מגיע לתא העצב השכן וממשיך להתפשט לאורכו, וכן הלאה עד שהוא מגיע למוח. מחסום למעבר האות בכל שלב שהוא עלול להיות הרה אסון, כמו למשל במקרה של פגיעה טראומטית בחוט השדרה, המנתקת את מעבר האות וגורמת לאובדן התחושה בגפיים שמתחת למחסום.


כאב אינו נובע בפשטות מעלייה בעוצמת האותות היוצאים מקולטני מגע. יש בעורנו קולטנים עצביים נפרדים לסוגים שונים של מגע, אבל יש גם קולטנים עצביים שהם סגוליים לסוגים שונים של כאב המנגנונים המעורבים באיתות אלקטרוכימי מסובכים אמנם, אבל עקרונות היסוד פשוטים. כשם שסוללה חשמלית מחזיקה את המטען שלה באמצעות אלקטרוליטים שונים שמאוחסנים במדורים שונים, כן יש לתא החי מטען חשמלי, בגלל הכמויות הנבדלות של מלחים שונים בתוך התא ומחוצה לו. יש יותר נתרן מחוץ לתאים, ויותר אשלגן בתוכם. (מסיבה זו נודעת חשיבות כה גדולה לאיזון המלחים בתזונתנו.) כאשר מופעל קולטן מכני, נאמר עקב נגיעת האגודל במקש הרווח במקלדת, נפתחים ערוצים מסוימים בקרבת נקודת המגע בקרומית התא, המאפשרים כניסת נתרן לתא. כניסת הנתרן משנה את המטען החשמלי, והדבר מוליך לפתיחת ערוצים נוספים ולהגדלת זרימת הנתרן. התוצאה היא פוטנציאל פעולה: אי־קיטוב שמתפשט לאורך תא העצב, כדרך שגל מתפשט על פני המים. בקצה תא העצב, במקום המפגש שלו עם תא עצב שכן, גורם פוטנציאל הפעולה לשינוי מהיר בריכוזו של יון אחר, סידן. עליית הסידן הזאת נחוצה לשחרורם של מוליכים עצביים (נוירוטרנסמיטרים) מתא העצב הפעיל, והם מגיעים אל תא העצב הבא. המוליכים העצביים מתקשרים לתא העצב השני, והדבר מחולל גלים חדשים של פוטנציאלי פעולה. שרשראות אלה של פעילות חשמלית ממחישות את דרכי התקשורת העצבית, אם מקולטן אל המוח ואם מהמוח אל שריר, כדי להניע אותו. משגוחי הלב שאנחנו רואים בבתי החולים מציגים תיאור גרפי של הפעילות הזאת בשריר הלב — חוד של עלייה בפעילות ובעקבותיו שקיעה, במחזור קצוב הנמשך שוב ושוב. תאי העצב המשמשים כקולטנים מכניים משגרים חודים דומים של פעילות למוח, ותדירות החודים מביעה את חוזק התחושה. אבל נגיעה וכאב אינם תופעות זהות כלל ועיקר, מבחינה ביולוגית.

כאב אינו נובע בפשטות מעלייה בעוצמת האותות היוצאים מקולטני מגע. יש בעורנו קולטנים עצביים נפרדים לסוגים שונים של מגע, אבל יש גם קולטנים עצביים שהם סגוליים לסוגים שונים של כאב. קולטני הכאב זקוקים לגירוי הרבה יותר חזק לפני שהם שולחים פוטנציאלי פעולה למוח. תרופות משככות כאב פועלות משום שהן מעמעמות אך ורק את האותות המגיעים מקולטני הכאב, אבל לא מהקולטנים המכניים. ובכן, חוש המישוש האנושי הוא שילוב של פעילויות בשני חלקים נבדלים של הגוף — תאים החשים בלחץ והופכים אותו לאות אלקטרוכימי, והמוח המעבד את האיתות האלקטרוכימי לסוגים מסוימים של תחושות, ויוזם תגובה. אם כן, מה קורה בצמחים? האם יש להם קולטנים מכניים?

מלכודת ונוס

ציור של וויליאם קרטיס מהמאה ה-18 של הצמח הטורף מלכודת ונוס. באדיבות הספריה הלאומית לחקלאות של ארה"ב

ציור של וויליאם קרטיס מהמאה ה-18 של הצמח הטורף מלכודת ונוס. באדיבות הספריה הלאומית לחקלאות של ארה"ב

הדיוניאה לוכדת־הזבובים (הידועה בשם "מלכודת הזבובים של ונוס") היא הדוגמה המופתית לצמח המגיב למגע. בית גידולה הטבעי הוא שטחי ביצות במדינות קרוליינה של ארצות הברית, שאדמתם דלה מאוד בחנקן ובזרחן. כדי להתקיים בסביבה כה דלה בחומרי תזונה חיוניים, פיתחה הדיוניאה יכולת מדהימה להשיג את מזונה לא רק מהאור אלא גם מחרקים, ואפילו מבעלי־חיים קטנים אחרים. צמחים אלה מבצעים פוטוסינתזה ככל צמח ירוק אחר, אבל הם גם מתפרנסים מהצד כטורפים, ומשלימים את תזונתם בחלבון מן החי. קל מאוד לזהות את הדיוניאה לפי עליה: הם מסתיימים בשתי אונות עיקריות, מחוברות לציר מרכזי; בשולי האונות יש בליטות ארוכות, דומות לשיני מסרק.

בדרך־כלל פרו ׂשות שתי האונות משני צדי הציר בזווית ויוצרות מבנה דמוי האות V. הצד הפנימי של האונות צבוע בגוונים של ורוד וארגמן, ומפריש צוף שיצורים רבים אינם יכולים לעמוד בפניו. אם הגיעו אל פניו הפנימיים של העלה זבוב שאינו חושד במאומה, חיפושית סקרנית או אפילו צפרדע קטנה שתעתה בדרך, שני חצאי העלה נסגרים זה אל זה בתנועה פתאומית וחזקה, כאילו הופעלו בקפיץ. הם כולאים את הטרף האומלל וחוסמים1 את דרך מנוסתו בסורגי הכלא של שיניהם השלובות.2 המלכודת נסגרת במהירות הבזק: בניגוד לניסיונות השווא שלנו להצליף בזבוב מעצבן, הדיוניאה נסגרת בפחות מעשירית השנייה. אחרי הפעלתה, המלכודת מפרישה מיצי עיכול הממיסים את הטרף ביש־המזל ומטמיעים אותו.

תכונותיה המדהימות של הדיוניאה הניעו את צ'רלס דרווין, אחד המדענים הראשונים שפרסמו מחקר מעמיק על צמח זה ועל צמחים טורפים אחרים, לומר עליה שהיא "אחד [הצמחים] הנפלאים ביותר בעולם". התעניינותו של דרווין בצמחים טורפים מלמדת כיצד עשויה הסקרנות הטבעית להוליך מדען מנוסה לתגליות מסעירות. דרווין פתח את חיבורו צמחים אוכלי־חרקים מ־1875 באלה המילים: "בקיץ של 1860 הופתעתי לראות מה גדול היה מספר החרקים שלכדו עלי הטללית עגולת־העלה (Drosera rotundifolia) בחורש בסאסקס. שמעתי שיש [צמחים] הלוכדים חרקים בדרך זו, אבל לא ידעתי שום דבר נוסף בנושא זה." מבורות כמעט גמורה עבר דרווין במהירות למעמד המומחה הראשון במעלה של המאה התשע־עשרה לצמחים טורפים, ביניהם הדיוניאה; ולמען האמת, עבודתו עדיין מצוטטת כיום.

מה שאנחנו יודעים עכשיו הוא שהדיוניאה מרגישה את טרפה, וחשה אם האורגניזם הזוחל על פני מלכודתה הוא בגודל המתאים לזלילה. יש כמה שערות גדולות ושחורות — הִׂשִּכים — על המשטח הוורוד שבתוך כל אונה, והשכים הם הגורמים להפעלת המלכודת הנסגרת כבקפיץ. אבל אין די בנגיעה בשך יחיד כדי לסגור את המלכודת: התגלה במחקר שיש צורך בנגיעה בשניים מהם בתוך עשרים שניות זה מזה. הדבר מבטיח שגודלו של הטרף מתאים, ולא יהיה ביכולתו לזחול ולהיחלץ מהמלכודת אחרי סגירתה. הִׂשִּכים האלה רגישים ביותר, אבל גם בררניים מאוד, כפי שכתב דרווין בספרו צמחים אוכלי־חרקים:

טיפות מים, או קילוח דקיק וקטוע של מים היורדים מגבוה על ה ִ ׂש ִּכים, לא גרמו לסגירת העלים. ... בלי ספק, הצמח אדיש אפילו לגשם זלעפות. ... פעמים רבות נשפתי דרך צינורית דקה ומחודדת במלוא כוחי כנגד ה ִ ׂש ִּכים, בלי שום תוצאות; הנשיפות האלה התקבלו באותה אדישות עצמה שהיה נתקל בה משב רוח עז.

מכאן אנחנו למדים שרגישות הִׂשִּכים ממוקצעת מאוד מטבע ברייתה.
אף־על־פי שדרווין תיאר בפרטי פרטים את שרשרת האירועים הגורמת לסגירת המלכודת, ואת הערך התזונתי של החלבון מן החי לצמחים, לא היה ביכולתו לחשוף את מנגנון האיתות המבדיל בין גשם לבין זבוב ומאפשר את כליאתו המהירה של זה האחרון. מכיוון שדרווין היה משוכנע כי העלה קולט ניחוח בשרי כלשהו מהטרף שנחת על אונותיו, הוא בדק כל מיני חלבונים וחומרים אחרים שהביא במגע עם העלים. אבל מחקריו עלו בתוהו, משום שהוא לא הצליח לגרום לסגירת המלכודת בכל סוגי הטיפול הללו.

בן דורוג'ון  ֶּברדֹון־ַסנֶדרסֹון הוא אשר גילה את התגלית החיונית שהסבירה את מנגנון ההפעלה אחת ולתמיד. ברדון־סנדרסון, פרופסור לפיסיולוגיה מעשית ביוניברסיטי קולג' לונדון, שהיה רופא על־פי הכשרתו, עסק בחקר הפעימות החשמליות המצויות בכל בעלי־החיים, מצפרדעים ועד יונקים, אבל התכתבותו עם דרווין עוררה בו התעניינות מיוחדת בדיוניאה. ברדון־סנדרסון הצמיד בזהירות אלקטרודה לעלה דיוניאה, וגילה כי הזזת שני ִשכים משחררת פוטנציאל פעולה דומה מאוד לזה שמצא בשרירי בעלי־חיים כשהם מתכווצים. עוד גילה שדרושות לזרם החשמלי כמה שניות כדי לחזור למצב המנוחה שלו אחרי שהופעל, והוא הבין כי כאשר חרק מתחכך בשכים שבתוך המלכודת, הוא גורם לאי־קיטוב שאפשר לזהותו בשתי האונות. תגליתו של ברדון־סנדרסון — לחיצה על שני ִשכים מחוללת אות חשמלי שבעקבותיו באה סגירת המלכודת — הייתה אחת החשובות ביותר בקריירה שלו, והייתה זו גם ההוכחה הראשונה לכך שפעילות חשמלית מווסתת התפתחות צמחים. אבל לא נותר לו אלא לנחש שהאות החשמלי הוא הסיבה הישירה לסגירת המלכודת.

חלפו יותר ממאה שנים בטרם הוכיחו אלכסנדר וֹולקֹוב ועמיתיו באוניברסיטת אֹוקוּוד שבאלבמה כי הגירוי החשמלי עצמו הוא האות הסיבתי לסגירת המלכודת. הם הפעילו מעין טיפול בהלם חשמלי על אונותיו הפתוחות של עלה הצמח, והדבר גרם לסגירת המלכודת בלי שום מגע ישיר עם הִׂשִּכים. ועוד התברר, מעבודתו של וולקוב וממחקרים קודמים שנעשו במעבדות אחרות, שהמלכודת זוכרת אם הייתה נגיעה רקבֵׂשְךאחד,ואזהיאמחכהלנגיעהבֵׂשְךשנילפנישהיאנסגרת. מחקרים אלה, מהזמן האחרון ממש, שפכו אור על המנגנון המאפשר לדיוניאה לוכדת־הזבובים לזכור כמה ִ ׂש ִּכים הוזזו, עניין שאחזור אליו בפרק השישי. אך לפני שנגיע לשאלת יכולתם של צמחים לזכור, עלינו לעסוק מעט בקשר בין האות החשמלי לבין תנועת העלים.

ברדון־סנדרסון עמד על כך שהאות החשמלי שזיהה בסגירת מלכודת הדיוניאה דומה מאוד לפעולת העצב המכווצת שריר. היה ברור לו אמנם שיש כאן פוטנציאלי פעולה בלי עצבים, אבל מנגנון התנועה בלי שרירים היה לו לחידה. עד כמה שידע ברדון־סנדרסון, לא הייתה לפוטנציאל הפעולה של הצמח שום מטרה ברורה דמוית־שריר שאפשר לפעול עליה כדי להניע את המלכודת להיסגר. חקר המימוסה הביישנית סיפק מערכת ניסוי מתאימה להפליא להבנת עולמה של תנועת העלים, והמשך המחקר הכליל אותה גם לצמחים אחרים. המימוסה הביישנית היא ילידת אמריקה הדרומית והמרכזית, אבל כיום מגדלים אותה כצמח נוי בכל רחבי העולם, בזכות עליה הנעים והנאים. עלי המימוסה הזאת רגישים ביותר למגע, ואם מעבירים אצבע על אחד מהם, כל העלעלים מתקפלים במהירות פנימה ומשתפלים. הם נפרׂשים מחדש כעבור כמה דקות, אבל שבים ונסגרים מיד אם נוגעים בהם עוד פעם.

השתפלות העלים של ה-Mimosa pudica היא שנתנה לצמח את השם העברי "ביישנית"

השתפלות העלים של ה-Mimosa pudica היא שנתנה לצמח את השם העברי "ביישנית"

השתפלותם זו של העלים היא שנתנה לצמח את השם העברי "ביישנית", וזה גם פירוש המילה הלטינית pudica בשמו המדעי של הצמח, Mimosa pudica. במקומות רבים ניתן למימוסה הכינוי "הצמח הרגיש". התנהגותה יוצאת הדופן נקראת "מוות מדומה" באיי הודו המערבית, והיא מכּונה "אל תיגע בי" בעברית ו"בתולה מצטנעת" בבנגלית. תנועותיה האופייניות של המימוסה, השתפלות ופתיחה מחדש,
דומות מאוד לתנועת הדיוניאה, אפילו ברמה האלקטרופיסיולוגית. עמד על כך סר ַג'גִדיש ַצ'נדָרה ּבֹוז, פיסיקאי מהולל* שנעשה פיסיולוג של הצומח, בן קלקוטה שבהודו. בעת שעסק במחקריו במעבדת המחקר דייווי־פרדיי של המכון המלכותי בבריטניה, דיווח בוז בהרצאה בפני החברה המלכותית ב־1901 כי נגיעה מחוללת פוטנציאל פעולה חשמלי המתפשט לאורך העלה וגורם לסגירתם המהירה של עלעלי המימוסה. (למרבה הצער, ברדון־סנדרסון מתח ביקורת חריפה על עבודתו של בוז, והמליץ שלא לפרסם את מאמרו על המימוסה בביטאון החברה המלכותית של לונדון, אם כי מחקרים נוספים במעבדות רבות הוכיחו לאחר מכן שהצדק היה דווקא עם בוז.)

המחקרים גילו שכאשר פועל האות החשמלי על קבוצה של תאים הקרויה תאי הכרית — התאים המוטוריים המניעים את העלים — הדבר מחולל את התנהגות ההשתפלות של עלי המימוסה. כדי להבין איך הכרית מניעה את העלים בהיעדר שרירים, אנחנו צריכים ללמוד מעט על הביולוגיה הבסיסית של תא הצמח. לתא הצמח שני חלקים עיקריים. הּפרֹוטֹוּפַלסט, הדומה לתאי בעלי־החיים, נראה כמו בלון ממולא במים: קרומית דקה סביב ְּפנים נוזלי. הפנים הזה מכיל כמה חלקים מיקרוסקופיים, וביניהם הגרעין, המיטוכונדריה, חלבונים ודנ"א. מה שמיוחד בתא הצמח הוא שהפרוטופלסט מוקף כליל בחלק השני, מבנה דומה לקופסה שנקרא דופן התא. דופן התא נותן לצמח את חוזקו, שהרי אין לו שלד שיתמוך בו. בחומר העץ, בכותנה ובקליפת האגוז, לדוגמה, דופנות התא עבים וחסונים, ואילו בעלים ובעלי הכותרת הדפנות דקים וכפיפים. (אנחנו תלויים במידה שלא תיאמן בדופנות התאים, משום שהם משמשים אותנו בייצור נייר, רהיטים, בגדים, חבלים ואפילו דלק.)

עיכוב הגדילה במענה למגע הוא הסתגלות אבולוציונית המגדילה את סיכויי הצמח להמשיך ולהתקיים אחרי הפרעות מרובות, ולעתים אלימות. בעצם, הצמח ניצב בפני רבים מאותם שיקולים עצמם שהיינו אנחנו שוקלים בבניית בית

בתנאים תקינים, הפרוטופלסט מכיל כמות גדולה של מים הלוחצים בחוזקה על דופן התא שמסביב, והדבר מאפשר לתאי הצמח לשמור על מידה מרובה של קשיחות וזקיפות ולשאת משקל. אבל אם הצמח סובל ממחסור במים, הלחץ על דופנות התא נמוך, והצמח כומש. בהזרמת מים אל תוך התאים והחוצה מהם יכול הצמח לשלוט בעוצמת הלחץ הפועל על דופן התא. תאי הכרית נמצאים בבסיסו של כל עלעל מימוסה, ופועלים כמין משאבות הידראוליות בזעיר אנפין המניעות את העלעלים. כשתאי הכרית מלאים במים, הם דוחפים את העלעלים והם נפתחים; כשהם מאבדים מים יורד הלחץ, והעלעלים מתקפלים זה למול זה. היכן נכנס לתמונה זו פוטנציאל הפעולה? זהו האות הקריטי המודיע לתא אם עליו להזרים מים פנימה או החוצה. בתנאים תקינים, כשעלי המימוסה פרושים, תאי הכרית מלאים ביוני אשלגן. הריכוז הגבוה של אשלגן בתוך התא, ביחס לתווך שמחוצה לו, גורם לכניסת מים לתוך התא בניסיון שווא לדלל את האשלגן, והתוצאה היא לחץ גבוה על דופן התא — ועלעלים זקופים. ערוצי האשלגן נפתחים כשמגיע האות החשמלי לכרית, וכשהאשלגן יוצא מהתא, יוצאים גם המים. הדבר גורם להתרופפות התאים. אחרי שחלף האות שבה הכרית ומזרימה אשלגן לתאים, והדבר גורם לשטף מים פנימה ולפרישת העלה מחדש. הסידן, אותו יון שחשוב כל־כך לתקשורת העצבית בבני־אדם, מווסת את פתיחת ערוצי האשלגן, וכפי שנראה, הדבר חיוני לתגובת כל צמח על מגע.

מגע שלילי

עטיפת הספר

עטיפת הספר

בתחילת שנות השישים של המאה עשרים, חקר פרנק סֹולסֶּבִרי את הכימיקלים המביאים לפריחה אצל לכיד הנחלים, שיח בר המצוי בין השאר בארץ ישראל וידוע לשמצה בגלל פירותיו הקוצניים הסגלגלים, הנצמדים לבגדיהם של מטיילים. כדי להבין כיצד גדל הצמח, החליטו סולסברי וצוות הטכנאים שלו באוניברסיטת המדינה של קולורדו למדוד את הגידול היומי של אורך העלים: הם יצאו לשדה ומדדו בפועל, בסרגל, את אורכי העלים. למרבה המבוכה, סולסברי הבחין כי העלים שנמדדו לא זכו להגיע לאורך הרגיל. יתר־על־כן, בהמשך תקופת הניסוי הצהיבו העלים, ובסופו של דבר מתו. אבל עליו של אותו צמח עצמו שלא נמדדו ולא נגעה בהם יד אדם המשיכו לשגשג. כפי שהסביר סולסברי, "ניצבה בפנינו תגלית מופלאה: אפשר להמית עלה של לכיד בדרך הפשוטה של נגיעה בו למשך כמה שניות מדי יום!"

מכיוון שסולסברי התעניין בדברים אחרים, חלפו עשר שנים בטרם הוצבה תצפית ובהקשר רחב יותר. מארקָ ג'ֶפה, פיסיולוג של הצומח שעבד באוניברסיטת אוהיו בתחילת שנות השבעים, הבין כי דיכוי גדילה באמצעות מגע הוא תופעה כללית בביולוגיה של הצומח. הוא טבע מונח מסורבל, "ִתיגמֹומֹורפֹוֶגֶנָזה"(ביוונית,השורש "תיגמו" פירושו מגע ו"מורפוגנזה" היא יצירת צורה), לציון ההשפעה הכללית של גירוי מכני על גדילת צמחים. כמובן, צמחים חשופים להמוני עקות מגע, כמו רוח, גשם ושלג, ובעלי־חיים מתחככים דרך קבע ברבים מהם. לכן, במבט לאחור, אין פלא גדול בעובדה שצמח מעכב את צמיחתו בתגובה למגע. הצמח מרגיש באיזה מין סביבה הוא חי. העצים שגדלים לגובה על רכס הרים חשופים לעתים תכופות לרוחות חזקות, והסתגלותם לעקה הסביבתית הזאת מתבטאת בהגבלת ההתפתחות של ענפיהם ובגידול גזעים קצרים ועבים. ואילו אותו מין של עץ, אם הוא גדל בעמק מוגן, יהיה גבוה, דק ורב־ענפים. עיכוב הגדילה במענה למגע הוא הסתגלות אבולוציונית המגדילה את סיכויי הצמח להמשיך ולהתקיים אחרי הפרעות מרובות, ולעתים אלימות. בעצם, מנקודת־ראות אקולוגית, הצמח ניצב בפני רבים מאותם שיקולים עצמם שהיינו אנחנו שוקלים בבניית בית. אילו משאבים יש להשקיע ביסודות? מה עם גוף המבנה? מי שגר במקום של רוחות חלשות יחסית, או סיכון נמוך לרעש אדמה, יוכל להפנות משאבים רבים יותר למראהו החיצוני של הבית. אבל במקום של רוחות עזות, או סיכון גבוה לרעש אדמה, מוטב להפנות את המשאבים ליסודות עמוקים ולשלד חזק. מה שאמור בעצים אמור גם בתודרנית הלבנה, קרובתו הקטנה של חרדל הבר, שאותה כבר פגשנו בפרק הראשון.

צמח התודרנית

צמח התודרנית

צמח התודרנית, אם נוגעים בו כמה פעמים ביום במעבדה, יהיה הרבה יותר גוץ, ויפרח הרבה יותר מאוחר, מאשר צמח שהניחו אותו לנפשו. די בליטוף עליו שלוש פעמים ביום כדי לשנות כליל את התפתחותו הפיסית. אולי השינוי הזה בגדילה הכללית נמשך ימים רבים לפני שאנחנו מבחינים בו, אבל התגובה התאית הראשונית דווקא מהירה מאוד. יתר־על־כן, ג'נט ּבָראם ועמיתיה באוניברסיטת ַרייס הראו כי נגיעה פשוטה בעלה התודרנית גורמת לשינוי מהיר במבנה הגנטי של הצמח. בראם הגיעה לגילוי התופעה הזאת בדרך המקרה המוצלח. בתחילת דרכה כעמיתת מחקר צעירה באוניברסיטת סטנפורד, היא התעניינה לאו דווקא בהשפעת מגע על צמחים אלא בתוכניות הגנטיות המשופעלות על־ידי הורמונים צמחיים. באחד הניסויים שעשתה, שנועד להבהיר את השפעתה הורמוןִ גיֶּבֶרִלין על הביולוגיה של הצמח, היא ריססה את ההורמון הזה על עלי תודרנית ובדקה אילו גנים שופעלו על־ידי הטיפול הזה. היא גילתה מספר גנים ששופעלו במהירות בעקבות הריסוס, והניחה שהם מגיבים על הגיברלין. אבל התברר שפעילותם של הגנים האלה גברה גם בעקבות ריסוס העלים בכל מיני חומרים אחרים — אפילו מים.

בראם לא אמרה נואש אלא המשיכה הלאה, בניסיון לברר מדוע הגנים שופעלו אפילו עקב פגיעת מים. פקד אותה רגע אמיתי של התגלות כאשר הבינה כי המכנה המשותף לכל הטיפולים היה התחושה הפיסית של פגיעת תרסיס כלשהו. בראם שיערה כי הגנים שגילתה הגיבו על המגע הפיסי בעלים. כדי לבדוק זאת המשיכה בניסוי, אבל במקום ריסוס הצמחים במים, היא פשוט נגעה בהם. לשמחתה, אותם גנים עצמם ששופעלו עקב הריסוס בהורמון, או במים, התחילו לפעול גם עקב הנגיעה בצמחים. בראם הבינה כי הגנים שמצאה משופעלים בעליל עקב מגע (touch), ולכן כינתה אותם בשם המשותף TCH כדי לעמוד על חשיבותה של תגלית זו, עלינו להסביר בקצרה כיצד פועלים גנים בכלל.

הדנ"א המצוי בגרעינו של כל תא בצמח התודרנית כולל בערך עשרים וחמישה אלף גנים. ברמה הפשוטה ביותר, כל גן מקודד חלבון אחד. אמנם הדנ"א זהה בכל תא ותא, אבל תאים שונים מכילים חלבונים שונים. לדוגמה, תא בעלה מכיל חלבונים שונים מאלה שמצויים בתא בשורש. בתא העלה יש חלבונים שבולעים אור לצורך הפוטוסינתזה, ואילו בתא השורש יש חלבונים שעוזרים לו לספוג מינרלים מהאדמה. סוגים שונים של תאים מכילים חלבונים שונים מפני שמשופעלים בהם גנים שונים — ביתר דיוק, גנים שונים משועתקים בכל סוג של תא. יש כמה גנים שמשועתקים בכל תאי הצמח (למשל הגנים הנחוצים לבניית קרומיות), אבל רוב הגנים משועתקים רק בתת־קבוצות מסוימות של סוגי תאים. לכן, גם אם יש לכל תא יכולת לשפעל כל אחד מבין עשרים וחמישה אלף הגנים, למעשה רק כמה אלפי גנים פועלים בכל סוג מסוים של תא. כדי לסבך את העניינים עוד יותר, גנים רבים כפופים גם לשליטת הסביבה החיצונית. כמה גנים משועתקים בעלים רק אחרי שנחשפו העלים לאור כחול. אחדים משועתקים באמצע הלילה, ועוד אחרים אחרי פרק זמן של חום, או אחרי התקפת חיידקים, או עקב נגיעה.

מה טיבם של הגנים המשופעלים עקב מגע? הראשון מבין גני TCH שזיהתה בראם מקודד לחלבונים שמעורבים באיתות הסידן של התא. כפי שראינו קודם, סידן הוא אחד מיוני המלח החשובים המווסתים גם את המטען החשמלי של התא וגם את התקשורת בין תאים. בתאי צמח, הסידן מסייע בשמירה על קשיות התא (כמו בתאי הכרית בצמח המימוסה הביישנית), והוא גם מהווה חלק מדופן התא של הצמח. הסידן חיוני לאדם ולבעלי־חיים אחרים להולכת אותות חשמליים מתא עצב למשנהו, וממלא גם תפקיד חשוב בהתכווצות השרירים. איננו מכירים עדיין את כל הדרכים שבהן הסידן מווסת תופעות כה רבות ושונות בעת ובעונה אחת, ושלא במפתיע, זהו תחום מחקר פעיל מאוד.

מה שידוע למדענים הוא שבעקבות גירוי מכני, כמו טלטול ענף או פגיעת שורש באבן, ריכוז יוני הסידן בתא הצמח עולה במהירות ומיד יורד. חוד זה משפיע על המטען בכל קרומית התא, אבל הוא גם משפיע במישרין על הרבה תפקודים תאיים כ"שליח שני" — מולקולה מתווכת, המעבירה מידע מקולטנים מסוימים אל פלטים מסוימים. הסידן המסיס החופשי הזה אינו יעיל ביותר בפני עצמו בגרימת כמה תגובות, כי רוב החלבונים אינם יכולים לקשור סידן במישרין; לכן הסידן, בצמחים ובבעלי־חיים גם־יחד, פועל על־פי־רוב בצוותא עם מספר קטן של חלבונים קושרי סידן. מבין אלה, הנחקר ביותר נקרא ַקלמ ֹוד ּו ִלין (קיצור של "חלבון מת ּווך ע"י סידן"). הקלמודולין הוא חלבון קטן יחסית אבל חשוב מאוד, וכשהוא נקשר לסידן מתרחשת תגובה כימית בינו לבין כמה חלבונים המעורבים בתהליכים שונים בבני־אדם — כמו זיכרון, דלקת, תפקודי שרירים וגדילת עצבים — כך שהוא מווסת את פעולתם. אם נחזור לצמחים, בראם הראתה שגן TCH הראשון מקודד קלמודולין. במילים אחרות, כשנוגעים בצמח — ואין זה משנה אם הוא תודרנית או פפאיה — אחד הדברים הראשונים שהוא עושה הוא ייצור עוד קלמודולין. קרוב לוודאי שהצמח מייצר כמות גדולה יותר של קלמודולין כדי לטפל בסידן שהוא משחרר במהלך פוטנציאלי הפעולה.

הודות לעבודה הנמשכת של בראם ומדענים אחרים ידוע לנו עכשיו שיותר משני אחוזים מהגנים של התודרנית (לרבות, אך בלא למעט, גנים המקודדים קלמודולין וחלבונים אחרים הנקשרים לסידן) משופעלים בעקבות נחיתתו של חרק על אחד מעליה, התחככות גופו של בעל־חיים בה או טלטול ענפיה ברוח.14 זהו מספר גדול עד להפתיע של גנים, והדבר מלמד על תגובתו מרחיקת הלכת של הצמח על גירוי מכני הקשור לעצם קיומו.

צמחים ורגשות אנוש

אנחנו בני־האדם חשים תערובת מגוונת ומורכבת של תחושות פיסיות עקב נוכחותם של עצבי קולטנים מכניים־חושיים ממוקצעים והודות למוח המתרגם את האיתותים האלה לתחושות בעלות נימות־לוואי רגשיות. הקולטנים האלה מאפשרים לנו להגיב על מבחר עצום של גירויימגע.קולטןמכני־חושימסויםבשםדיסקותֶמרֶקלמזההמגע רצוף ולחץ על עורנו ושרירינו. קולטני כאב בפינו מופעלים על־ ידיַ קּפָסִאיִצין, הכימיקל הלוהט המצוי בפלפלת צ'ילי, וקולטני כאב מודיעים לנו שהתוספתן שלנו דלוק ועלינו להיכנס לניתוח. קולטני הכאב קיימים כדי לאפשר לנו לסגת ממצב מסוכן, או כדי להודיע לנו על בעיה גופנית העלולה להתגלות כמסוכנת בתוך גופנו.

לכיד הנחלים

לכיד הנחלים

הגם שצמחים מרגישים במגע, אין הם חשים כאב; תגובותיהם אינן סובייקטיביות. תפיסת המגע והכאב שלנו היא סובייקטיבית, שונה מאדם לאדם. נגיעה קלה יכולה לגרום הנאה לפלוני ולדגדג בצורה מרגיזה את פלמוני. יסודות הסובייקטיביות הזאת משתרעים מההבדלים הגנטיים המשפיעים על סף הלחץ הדרוש לפתיחת ערוץ יונים, ועד להבדלים הפסיכולוגיים המקשרים את חוש המישוש עם אסוציאציות כמו פחד, בהלה ועצב, העשויות להחריף את תגובותינו הפיסיולוגיות. הצמחים פטורים מהאילוצים הסובייקטיביים הללו מפני שאין להם מוח. אבל צמחים חשים גירויים מכניים, ומסוגלים להגיב על סוגים שונים של גירוי בדרכים נבדלות. תגובות אלה אינן עוזרות לצמח למנוע כאב, אלא מסדירות את התפתחותו בדרך המתאימה ביותר לסביבה המקיפה אותו. דוגמה מופלאה לכך סיפקו דיאנה ָּבאּולס וצוות החוקרים שלה באוניברסיטת לידס. מחקרים קודמים הראו שפציעת עלה יחיד של עגבנייה מוליכה לתגובות בעליו הלא־פצועים של אותו צמח (בדומה למחקרים מהסוגים שתוארו בפרק השני). תגובות אלה כוללות שעתוק של מחלקת גנים הקרויה מעכבי פרֹוֶטִאיָנז בעלים שלא נפגעו.

באולס רצתה לדעת עוד על טיבו של האות העובר מעלה פגוע לעלה שלא נפגע. הפרדיגמה המקובלת גרסה שאיתות, בדמות כימיקל שהופרש, מּוסע בעורקי העלה הפצוע אל שאר הצמח. אבל באולס הציעה השערה אחרת: האיתות הוא חשמלי. כדי להעמיד את השערתה למבחן, היא צרבה עלה אחד של עגבנייה בפיסת פלדה מלובנת ומצאה שאפשר לזהות אות חשמלי בגבעולו של אותו צמח, במרחק־מה מהעלה הפצוע. הצמח עדיין היה מסוגל לקלוט את האות כאשר היא הקפיאה את הפטוטרת (המבנה הדומה לגבעול המקשר את העלה עם הגבעול עצמו). היא מצאה שהצמדת קרח לפטוטרת חוסמת את זרימתם של כימיקלים מהעלה לגבעול — אבל לא את זרימת החשמל. זאת ועוד, כשהקפיאה את הפטוטרת של העלה הפצוע, העלים שלא טופלו עדיין ִשעתקו את הגנים למעכבי פרוטאינז. העלה לא חש כאב.

העגבנייה הגיבה על הפלדה המלובנת לא בהתרחקות ממנה אלא בשיגור אזהרה לשאר העלים, על אירוע סביבתי העלול להעמיד אותם בסכנה. הצמחים, כאורגניזמים נייחים, מושרשים, אולי אינם מסוגלים לסגת או לברוח, אבל יש ויש ביכולתם לשנות את חילוף החומרים שלהם כדי להסתגל לשינויים בסביבה. למרות ההבדלים בין דרכי התגובה של צמחים ושל בעלי־חיים על נגיעה ועל גירויים פיסיים אחרים ברמת האורגניזם, ברמת התא יש דמיון מפתה בין האיתותים המשוגרים בעקבותיהם. גירוי מכני של תא צמח, בדומה לגירוי מכני של תא עצב, גורם לשינוי תאי בתנאי מעבר היונים, שתוצאתו היא איתות חשמלי. ובדיוק כמו בבעלי־חיים, אות זה יכול להתפשט מתא לתא, וממלא תפקיד בתיאום התפקודי של ערוצי יונים, שמעורבים בו אשלגן, סידן, קלמודולין ורכיבים צמחיים אחרים. צורה ממוקצעת מאוד של קולטן מכני מצויה גם באוזנינו. שאלה שעולה מכך היא: אם צמחים מסוגלים להרגיש נגיעה הודות לקולטנים מכניים דומים לאלה שיש לנו בעורנו, האם הם מסוגלים גם לחוש בקולות, באמצעות קולטנים מכניים מעין אלה שיש לנו באוזנינו?

המאמר מבוסס על פרק מספרו החדש של פרופ' דניאל חיימוביץ, "צמח - מה הוא יודע?" שראה אור בעברית בהוצאת מטר ספרים. הוא מנהל מרכז מן למדעי הצמח באוניברסיטת תל אביב. הוא שהה כמדען אורח באוניברסיטת ייל ובמרכז לחקר הסרטן ע"ש פרד הצ'ינסון בסיאטל שבמדינת וושינגטון.

קריאה זו התפרסמה באלכסון ב על־ידי דניאל חיימוביץ'.


תגובות פייסבוק

3 תגובות על כך מרגישים הצמחים

01
יניב

כתבה מעולה! בפעם הבאה שאנגוס במלפפון אזכור ללטף אותו קמעה...
אשמח לעיין בספר.
חסרה הערת שוליים: "שום צמח לא נפגע באופן קריטי בעת הכנת הכתבה..."