חוקרים בפקולטה למדעי החיים באוניברסיטת תל אביב גילו מנגנון אפיגנטי מרכזי בצמח הטחב – מין צמחי מהקדומים ביותר, שהופיע כבר לפני 400 מיליון שנה, ושרד בעולמנו עד היום. לדבריהם, מדובר במנגנון קריטי לשימור תפקודו ויציבותו של הגנום. המחקר נערך בהובלת פרופ' ניר אוהד, ראש מרכז מן לביטחון מזון מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון, ד"ר אסף צמח, ד"ר קתרין דומב וד"ר אביבה כץ. המאמר פורסם בכתב העת המדעי PNAS.
פרופ' אוהד הסביר על חשיבות המחקר: "המנגנון שגילינו הוא יעיל מאוד, אך שונה מהותית מרוב המנגנונים האפיגנטיים השומרים על תפקוד הגנום ביצורים מפותחים יותר - מצמחים פורחים ועד האדם. אנחנו סבורים שהוא עשוי לשמש ככלי חדשני לשליטה בביטוי גנים - במחקר, ברפואה ובתעשייה הביוטכנולוגית".
החוקרים הסבירו כי אפיגנטיקה היא תהליך המבקר את אופן מארז ה-DNA, זאת בתגובה לגירויים המתרחשים באורגניזם עצמו או לגירויים מהסביבה החיצונית המשפיעים על ביטוי הגנום מבלי לשנות את רצף ה-DNA עצמו. מנגנון מרכזי באפיגנטיקה נקרא מתילציה: קבוצה כימית קטנה המכונה מתיל (CH3) מתחברת לאחת מחומצות הגרעין המרכיבות את רצף ה-DNA, ומשפיעה בדרך זו על רמת הביטוי של הגנים – מהשתקה ועד לעוצמה מלאה. החוקרים מסבירים שניתן להשוות זאת לטעמי המקרא: הם אינם משנים את הטקסט, אך מורים לנו איך להגות את המילים באיזו עוצמה ועם אלו הדגשים.
במסגרת המחקר, החוקרים ביקשו לחקור אחר תהליכי מתילציה באפיגנטיקה בין-תאית (שבה השינוי נשמר בזמן חלוקה של תא האם לתאי הבת) בצמח הטחב - מהצמחים הקדומים ביותר באבולוציה, שקיים עד היום.
באמצעות הנדסה גנטית יצרו החוקרים צמחי טחב בעלי שתי מוטציות שונות: בחלקם התרחשה מתילציה רק על רצפי CG בגנום – סוג המתילציה הנפוץ ביותר באורגניזמים מפותחים, כולל האדם ; ובחלקם היא התרחשה רק על רצפים אחרים, שאינם CG (non-CG).
להפתעתם גילו החוקרים שבניגוד לאורגניזמים מפותחים, בטחב קיים שוויון כמותי בין שני סוגי המתילציה, ויותר מכך: המתילציה על רצפים שאינם CG יעילה ופעילה יותר, ומשפיעה יותר על ביטוי הגנים. הם מצאו כי טחב ללא מתילציה מסוג זה נפגע בצורה קשה ביותר, והתפתחותו אינה תקינה.
פרופ' אוהד הוסיף: "מדובר במנגנון ראשוני מאוד, שנותן לנו חלון הצצה אל האבולוציה של בקרה אפיגנטית בצמחים כבר בשלביה המוקדמים ביותר. במחקרים הבאים נוכל להשוות את המנגנון הקדום למתילציה שהתפתחה בהמשך הדרך - לדוגמה בגנום של צמחים פורחים, שהופיעו לפני 100 מיליון שנה, כלומר 300 מיליון שנה אחרי הטחב".
ד"ר צמח אמר עוד: "התגלית שלנו מחוללת מהפך בתפיסה המקובלת. היא מוכיחה את חשיבותו ואת יעילותו של מנגנון המתילציה ברצפים שאינם CG, אשר בבני אדם קיים בעיקר בעוברים ובמוח. יותר מכך: היא נותנת בידנו ארגז כלים חדש ואפקטיבי לשליטה על בקרת הגנים בכל אורגניזם – צמחים, בעלי חיים ובני אדם. כלים חדשניים אלה עשויים לשמש בעתיד לפיתוחים ביוטכנולוגיים בתעשייה, בחקלאות וברפואה".
