פתרון יעיל לחקלאות או נשק ביולוגי?
לפחות שלוש מעשר מכות מצרים יכולות להיחשב ללוחמה ביולוגית עתיקה. כעת, מיזם אמריקני חדש מבקש לחזק את עמידותם של גידולים חקלאיים באמצעות עריכה גנטית, אבל קבוצת מדענים חוששת שבידיים הלא-נכונות הטכנולוגיה הזאת עלולה להפוך לנשק ביולוגי מסוכן. האם באמת יש סיבה לדאגה?
ההיסטוריה של הלוחמה הביולוגית הולכת הרחק בזמן. כך, למשל, יש הסבורים שהמכה החמישית בעשרת המכות - דבר - היא למעשה תוצאה של הפצת חיידק בשם Yerisinia pestis, שמועבר על ידי פרעושים ושעלול לגרום למוות. באותו אופן, גם המכות צפרדע וכינים יכולות להיחשב ללוחמה ביולוגית.
בתחילת המאה הקודמת עסק המדען הגרמני גרהרד שרדר ביצור קוטלי חרקים. ב-1936 גילה שרדר בטעות מספר תרכובות זרחן אורגניות, ובהן גם Tabun ו-Sarin - שתי תרכובות שיכולות לשמש כגז עצבים, נשק כימי שצבאות של מדינות רבות החזיקו בו תוך זמן קצר, בדיוק לפני פרוץ מלחמת העולם השנייה.
ההיסטוריה מלמדת אותנו, אפוא, שפיתוחים מדעיים שנוצרו למטרות שלום ושמירה על הסביבה עלולים במקרים מסוימים להגיע לידיים הלא נכונות, ולהוות סכנה של ממש לאדם ולסביבה.
בימים אלה, מפותחת בארצות הברית טכנולוגיה שנועדה לעודד ולחזק את עמידותם של גידולים חקלאים. נשמע טוב, אבל יש מי שטוענים שטכנולוגיה זו עלולה לשמש ככלי נשק ביולוגי. האם יש סיבה אמיתית לדאגה?
וירוסים שמחזקים את הצמח
במה דברים אמורים בדיוק? משרד ההגנה האמריקני החל לאחרונה במימון מיזם חקלאי בשם "insect allies", שמטרתו היא חיזוק עמידותם של גידולים חקלאיים למצבי אקלים קיצוניים, כמו אלה הצפויים להתרחש בעקבות התגברות שינוי האקלים העולמי (בצורות, קיפאון והתגברות ההשפעה של מזיקים שונים, שהופכים נפוצים יותר ויותר עם הפיכת האקלים לקיצוני יותר). על פי DAPRA, ארגון מטעם משרד ההגנה האמריקני שמממן את הפרויקט, הכוונה היא למצוא אמצעים שבעזרתם ניתן להתגבר על איומים לגידולים חקלאיים בצורה מדויקת ורחבה, אולם במאמר חדש שהתפרסם בכתב העת המדעי היוקרתי Science, עולה חשש מפני תוצאות לא רצויות של המיזם.
בצורות, קיפאון, ומזיקים, שהופכים נפוצים יותר ויותר עם הפיכת האקלים לקיצוני יותר, עלולים לפגוע במגוון גידולים חקלאיים. המיזם החדש אמור להפחית את הנזקים הפוטנציאלים של מצבים אלה באמצעות פיתוח וירוסים שהמידע הגנטי שלהם עוצב כך שהם יכולים לשנות את תכונותיו הגנטיות של הצמח באמצעות עריכה גנטית בטכנולוגיית "קריספר" (CRISPER). הווירוסים אמורים להיות מופצים ומוחדרים לגידולים החקלאיים על ידי חרקים, ולערוך מחדש את הגנום שלהם באופן שיאפשר להם עמידות משופרת לאותם תנאי עקה.
איך זה אמור לעבוד? החרקים יודבקו בווירוס בתהליך שיבוצע במעבדה, ולאחר מכן יועברו לשדה. הווירוסים צפויים להתפשט בשדה באמצעות החרקים, וכאשר החרקים יבואו במגע עם הצמחים הווירוסים יועברו אל הצמח ויזריקו לתאי הצמח חומצות גרעין (DNA ו-(RNA שכוללות את מערכת הקריספר ואת יכולת עריכת הגנום. הכנסת הווירוס לצמח תגרום לעריכה גנטית של הצמח, באופן שיהפוך אותו לעמיד יותר לקיפאון, חרקים מזיקים, ויובש קיצוני.
מתנגדי המיזם טוענים במאמר שלהם שהפיתוח עלול להיות מסוכן משום שאם מדינות אויב יפתחו טכנולוגיות דומות, הן יוכלו לחסל שדות חקלאיים וליצור מצב של מחסור משמעותי במזון. לגישתם, הסכנה המשמעותית בשימוש בטכנולוגי כזאת היא הקושי בבקרה על התהליך. בשונה מניסיונות אחרים להפוך את הצמחייה לעמידה בפני עקות, שנעשים בתנאי מעבדה, עם בקרה צמודה, התהליך המוצע במיזם הוא מהיר ולא צפוי: החרקים הנגועים יפוזרו בשדה ומשם לא תהיה בקרה על תנועתם.
כתוצאה מכך, קשה להבטיח שכל הצמחים בשדה יעברו את אותה העריכה וישתנו באותו האופן. את תנועת החרקים מאוד קשה לבדוק במודל ממוחשב, ועל כן לא יתאפשר מעקב צמוד על הצמחים שהם הגיעו אליהם. לא ניתן יהיה לדעת אם יש צמחים שכלל לא עברו את השינויים, או כאלה שיעברו את השינויים באופן שיגרום לכך שגם הזרעים שיזרעו מחדש יושפעו גנטית. חוסר הבקרה הזה עלול לגרום לכך שיהיה דווקא קשה יותר לשמור על הבטיחות של הגידולים החקלאיים בניגוד לקיים כיום.
בנוסף, טוענים המתנגדים, ההודעה שפורסמה בתקשורת לגבי הפרויקט אינה מתייחסת לאופן שבו הוא יעבור את כל תהליכי הרגולציה המחמירים, ולאופן שבו הוא יהפוך ליישומי מבחינה חוקית. פן נוסף שבו מנסים יוזמי פרויקט "insect allies" להוכיח את חשיבותו היא היעילות הכלכלית שלו. לטענתם, חקלאים רבים אינם יכולים להרשות לעצמם מכשור יקר שיאפשר ריסוס ישיר לצמח במקום פיזור החרקים המתואר. מתנגדי הפרויקט סותרים טענה זו, ואומרים שהרוב המוחלט של החקלאים כן יכולים להשתמש בטכנולוגיות היקרות יותר.
מפני שלא ניתן יהיה לעקוב ולבקר אחר פיזורם של החרקים, יהיה קשה יותר לבדוק אם יש תקלה בתהליך והווירוסים המוחדרים דווקא פוגעים ביבול. במקרה כזה, התפשטותם לעבר שדות חקלאיים נוספים עלולה להוות סכנה של ממש, גם אם יהיה מדובר רק ב"דור" אחד של צמחים שהווירוסים משפיעים עליו.
חייבים להסתכל על התמונה המלאה
פרופ' יונתן גרסל, פרופסור אמריטוס במחלקה למדעי הצמח במכון ויצמן למדע, שבין השאר משמש גם כעורך בכתבי עת מדעיים, טוען שהמאמר שהתפרסם ב- Science הוא מגמתי ומוטה ואינו מציג את המורכבות של המצב. "המאמר מתבסס על הודעות של מבצעי הפרויקט החקלאי לעיתונות, ולא על פירוט ברור של התהליך הביולוגי המתוכנן. נוסף על כך, חלק גדול ממפרסמי המאמר כלל אינם עוסקים בהנדסה גנטית, ולכן ייתכן שההבנה שלהם בתחום אינה מלאה", הוא אומר.
"כל התערבות שכוללת החדרת וירוסים והנדסה גנטית, מחייבת אישור של ה-USDA - משרד החקלאות של ארה"ב, ושל גורמים רשמיים נוספים", הוא אומר. "מדובר בתהליך ממושך, מדויק ומוקפד".
דווקא במקרה זה, מכיוון שדרך הפעולה תהיה של החדרת צמחים ובעלי חיים אשר טופלו בשיטה שכוללת עריכה בגוף הייצור עצמו, בשונה מהחדרת גן חיצוני מהונדס גנטית, הרגולציה אינה מחמירה באותה המידה, מה שמגביר את הסיכוי שהפרויקט יאושר, על אף הסיכון הפוטנציאלי.
בישראל, אגב, יש צורך באישור של ועדה אחת בלבד (ורצ"מ - ועדת רישום צמחים מהונדסים), שבוחנת את ההשלכות של פיתוחים מסוג זה. הוועדה אחראית לבדוק את השפעתם של תהליכי הנדסה גנטית, והיא כוללת נציגים של משרד הבריאות והמדע, משרד החקלאות ופיתוח הכפר והמשרד להגנת הסביבה.
ככלל, מציין פרופ' גרסל, כי האפשרויות של ביצוע הנדסה גנטית הביאה תועלת רבה לתחום החקלאות. כך, למשל, 93 אחוז, מגידולי הסויה בעולם עברו תהליכים הקשורים בהנדסה גנטית וגם למעלה מ-80 אחוז מגידולי התירס. אופן הטיפול הנפוץ ביותר הוא בעזרת רעלנים של החיידק Bacillus thuringiensis BT)) - חיידקים שנמצאים בגופם של חרקים רבים, על צמחייה ועל קרקעות, וכוללים בתוכם חלבונים שמאפשרים להם להרוג חיידקים שפוגעים בצמחייה. על כן, השימוש בהם בחומרי הדברה ביולוגיים נפוץ מאד בשנים האחרונות. החיידקים מייצרים רעלנים הפוגעים בחרקים ובחיידקים אחרים המזיקים לחקלאות ומשתמשים בחיידקיה -BT גם לצורכי הדברה בחקלאות האורגנית. "בגנום של החיידק קיים חלבון שרעיל לחרקים. לוקחים את הגן הרלוונטי שאחראי לייצור החלבון הרעיל לחרקים מהחיידק BT ומעבירים אותו לגידולים. הגן מועבר בתורשה וכך הופך את הגידולים השונים לעמידים בפני עקות וחרקים", מסביר פרופ' גרסל.
על מנת להעביר את הגן הספציפי לצמח ניתן להשתמש גם ברובה גנים - מכשיר שמסוגל להחדיר בירייה די-אן-אי מסוים לתוך הצמח וכך לשנות את המידע הגנטי שטמון בו.
אופציה נוספת הינה הדבקת הצמח בגן הרצוי על ידי שימוש בווירוס מוחלש כדי להקנות לו את התכונות הרצויות אך לא לגרום למחלה.
פרופ' גרסל טוען כי קיימים מספר גורמים אשר הופכים את המיזם האמריקני המוצע לבטוח: "וירוסים שאינם מכניסים את ה-די-אן-אי הנגוע לכרומוזומי המין של בעל החיים שהם מוחדרים אליו (מולקולה שמביאה לידי ביטוי תכונות תורשתיות של האורגניזם, נ.ר), אינם משפיעים על הזרע של הצמח ולכן אינם מועברים לדור הבא. גם צאצאי החרק עצמו אינם בסכנה, שכן הווירוס אינו מועבר לביצי החרק". משמעות הדבר היא כי ההשפעה המוצעת היא השפעה נקודתית בלבד, ואם תהיה תקלה כלשהי היא לא תתפשט הלאה. "קשה ליצור מצב שבו החרקים באמת יטפסו על הצמחים וידביקו אותם בווירוס, ועד כמה שידוע לי אין מקרה מוכר שבו תהליך דומה עבד", אומר ד"ר שמואל בוקובזה, חוקר במכון וולקני.
אחת הטענות המובאות במאמר הביקורת היא שקל יותר להנדס גנטית את הצמח, כך שיהיה פגיע לנזקים ולא עמיד, מה שמחזק כביכול את הטענה ששימוש בחרקים יכול לשמש למטרות עוינות. על פי פרופ' גרסל, גם מקרה זה אינו מהווה סכנה משמעותית במיוחד - כי גם הוא יצור פגיעה נקודתית בלבד. פרופ' גרסל מסביר שגם אם אכן יעשה שימוש לרעה בשיטה (לדוגמה על ידי אירגוני טרור שירצו להרוס גידולים וליצור רעב במדינה עוינת), המתקפה תהרוס את הגידולים של עונה אחת בלבד. הווירוסים שיגיעו לצמח בעזרת החיידקים יפגעו רק בצמח עצמו, ולא בזרעים שלו, ולכן בעונה הבאה הגידולים לא יושפעו. נוסף על כך, ניתן להוציא מהווירוסים שיוחדרו לצמח את הגן שאחראי על פיתוח דופן תא. במידה וגן זה לא יהיה קיים, הווירוס לא יפתח דופן, וכתוצאה מכך תמנע היכולת שלו להמשיך להתפתח ולהתפשט לצמחים שונים.
אם יוציאו מהווירוס שיהיה אחראי להנדסה הגנטית של הצמחים את הגנים האחראים על דופן תא, הוא לא יוכל לבנות דופן תא לאחר ההדבקה ולהתרבות, וכתוצאה מכך לא תהיה לו אפשרות להתפשט ולעבור בין צמחים שונים.
מי מפחד מהנדסה גנטית?
אז האם מדובר בסך הכול במקרה נוסף של פחד לא רציונלי מפני הנדסה גנטית? הקרן האמריקנית הלאומית למדע, מבצעת מדי שנה סקרים הנוגעים לידע ולדעות של הציבור לגבי נושאים מדעיים שונים. ב-2016, הראה אחד מהסקרים האלה כי עם השנים הפחד מפני מזון מהונדס גנטית עלה באופן דרמטי (מ-20 אחוז שהרגישו שיש סיכון משמעותי בשנת 2000, ועד ל-43 אחוז ב-2016).
למעשה, פרופ' גרסל חושב שככל הנראה אין סיכון אמיתי במיזם החדש ושיש בו יתרונות אל מול הפתרונות הקיימים בשוק כיום, כגון חומרי הדברה וקוטלי חרקים. לדבריו, פיתוח בעל אופי ביולוגי יוכל לסייע בהפחתת השימוש בחומרים כימיים וכך יפחית את הפגיעה בסביבה ואת הפגיעה בבריאות החקלאים, משום שלא יהיה או שיהיה צורך מופחת להשתמש בקוטלי חרקים ובחומרי הדברה כימיים שעלולים לסכנם.
הכתבה הוכנה על ידי "זווית - סוכנות ידיעות למדע ולסביבה ".
לפנייה לכתב/ת 
