צמח מה הוא יודע?

הקדמה

"צמח — מה הוא יודע?" נכתב ופורסם במקור באנגלית, אך הוא בלבו ספר ישראלי מאוד, וככזה אני כותב בסיפוק רב את ההקדמה הזאת למהדורה העברית השנייה.

ראשית, חלק ניכר מהמחקר שדווח במקור, ובמיוחד במהדורה מעודכנת זו, בוצע במעבדות ישראליות. במבוא, בפרק הראשון ובפרק הרביעי, אני מספר על המחקר שלי שעזר לנו להבין לא רק כיצד צמח "רואה", אלא גם את הקשר הגנטי הבלתי צפוי בין צמחים לבני אדם.

הפרק השלישי, "מה טועם הצמח", הוא חדש במהדורה זו ומדגיש את תוצאות המחקרים שנעשו במעבדתו של פרופ' אריאל נובופלנסקי, בביתי האקדמי החדש, אוניברסיטת בן־גוריון בנגב. במשך שנים הוא הוקסם מהאופן שבו צמחים חולקים מידע על מצבם הפיזיולוגי, מה שהוביל אותו לגלות שצמחים מתקשרים דרך השורשים שלהם.

הפרק החמישי חודש לחלוטין במהדורה השנייה, בעיקר הודות לעבודתה פורצת הדרך של פרופ' לילך הדני מאוניברסיטת תל אביב. במהדורה הראשונה של "צמח — מה הוא יודע?", כתבתי שהראיות הזמינות מובילות אותנו למסקנה שצמחים לא שומעים, כלומר שהם חירשים. התמזל מזלי שמעבדתה של לילך היתה בזמנו סמוכה למעבדה שלי, מעבר למסדרון, והדבר זימן לנו הזדמנויות רבות לדון בחושים של צמחים. לילך אתגרה אותי בכך שאולי המסקנה שלי מוקדמת מדי ושהניסויים הנדרשים לענות על השאלה — "מה שומע הצמח?" טרם בוצעו. שיחה זו הובילה לשיתוף פעולה מרתק בין המעבדות שלנו, ולשיתופם של פרופ' יוסי יובל ופרופ' יובל ספיר, גם הם מאוניברסיטת תל אביב. מאמצים אלה הובילו לפרסום פורץ דרך ([2019] Veits, M, et al. פרחים מגיבים לקול המאביקים תוך דקות באמצעות העלאת ריכוז סוכר הצופיות. Ecology Letters 22, 1492-1483) שבו הראינו כי פרחי נר הלילה, פרח שגדל על חוף הים התיכון של ישראל, חשים באופן סלקטיבי את צלילי הכנפיים הפועמות של חרקים מאביקים, וכי הדבר מוביל לייצור צוף מתוק יותר. כלומר, צמחים כן שומעים! ומה שעשוי להיות מדהים עוד יותר, מעבדת הדני הראתה לאחרונה שצמחים מפיקים צלילים עם מידע רלוונטי מבחינה אקולוגית! אמנם התוצאה האחרונה הזו הגיעה זמן רב לאחר פרסומה המקורי של המהדורה השנייה, אך הדבר מראה כיצד המדע הישראלי ממשיך להשפיע על הבנתנו את חושי הצמח.

הדגש על המחקר הישראלי בספר זה לא נבע ממאמץ מכוון לקדם מדענים מקומיים, אלא משקף את המצוינות העולמית של מדעי הצמח הישראליים. חשוב לנו להכיר בכך שמצוינות זו היא תוצאה של עשרות שנים, שבהן חוקרים ביססו את ישראל כמרכז בינלאומי לחקר צמחים. ואכן, בתחילת שנות השמונים, כאשר הייתי סטודנט צעיר לתואר ראשון באוניברסיטת קולומביה שבעיר ניו יורק, וחיפשתי אוניברסיטה שאוכל לערוך בה מחקר על ביולוגיה של צמחים, הציע לי הדיקן בקולומביה לשקול להמשיך את לימודי באוניברסיטה העברית בירושלים. כיום, בתקופה שבה רבים מטילים ספק בצורך החיוני במדע בסיסי ובאוניברסיטאות מחקר, עלינו להיות מודעים לכך שכל ההתקדמות של ישראל בחקלאות נבעה מההשקעות המסיביות שנעשו מאז קום המדינה במחקר בסיסי בביולוגיה של צמחים.

גם המסע האישי שלי שזור בספר הזה. המחקר המקורי שהוביל לרעיונות שהועלו כאן בוצע לפני שלושים שנה, כשהייתי עמית מחקר בתר־דוקטורט באוניברסיטת ייל. הרבה מהבסיס לספר הזה פותח בשיעורים שלימדתי כפרופסור צעיר, בעברית, באוניברסיטת תל אביב, ולכן הספר הושפע מאוד משיחות עומק עם חברַי פרופ' ניר אוהד ופרופ' שאול ילובסקי שלימדו יחד איתי, ומתגובות של אלפי סטודנטים ישראלים. אולי זה לא צירוף מקרים שבלימודי הדוקטורט שלי באוניברסיטה העברית, חפפתי לא רק את אריאל נובופלנסקי, אלא גם את ניר ושאול. אני בר־מזל שפגשתי אותם בשלב מוקדם בקריירה שלנו. מדע הוא מאמץ חברתי מאוד. חברויות ושיתופי פעולה משפיעים על כל המדע שלנו, וזהו מוטיב חוזר לאורך כל המהדורה הזו — כיצד הידע מתפתח באמצעות אינטראקציה אנושית ותשאול מתמיד.

אמנם, המהדורה הראשונה של ספר זה יצאה לאור כשהייתי דיקן מדעי החיים באוניברסיטת תל אביב, אך בעודי כותב את ההקדמה הזו, יש לי הכבוד לכהן כנשיא אוניברסיטת בן־גוריון בנגב. כשיצאתי לדרך לפני שלושים שנה כדי להבין כיצד צמחים מגיבים לאור, לא יכולתי לצפות שזה יהיה מסלול הקריירה שלי.

מבוא

בחמש השנים שעברו מאז צאת המהדורה הראשונה של "צמח — מה הוא יודע?" היינו עדים לפריחה של ממש בהתעניינות בחושיהם של הצמחים. קצב ההתקדמות של התגליות המדעיות בתחום הביולוגיה של הצמחים מהיר כל כך, שהמהדורה החדשה שלפניכם מכילה מידע מרעיש שסותר כליל מסקנות שהוצגו במהדורה הראשונה. הקהילה המדעית ותקשורת ההמונים גם יחד התקדמו הרחק מעבר לפסאודו־מדע, שאפיין חלק ניכר מגילויי העניין החלוציים בנוגע לחושי הצמחים, שעוררו את התקוממותם של חוקרי הצמחים המבוססים. ובעידן של בידול לאומי גובר, יש משהו מעודד בהתעניינות הגלובלית בדרכים שבהן צמחים מגיבים לסביבתם. הפופולריות של הספר בבייג'ינג ובמינכן, בסן פרנסיסקו ובסיאול, מעידה על רצון חובק עולם להבין את שכנינו הירוקים.

ומדוע שהעניין בהם לא יחבוק עולם? הרי חיינו לא היו חיים בלי הצמחים. רהיטינו עשויים עץ מהגוני מאפריקה, אנחנו מוזגים לעצמנו ספל קפה שנטחן מפולים שמקורם בברזיל, לובשים חולצות טריקו מכותנה מצרית, מדפיסים דו"חות על נייר שיוצר מעצי איקליפטוס מטזמניה ומסיעים את ילדינו לבית הספר במכוניות שהדלק המניע אותן נובע מעצי צִיקָס שמתו לפני מיליוני שנים ושצמיגיהן עשויים גומי מאפריקה. כימיקלים שהופקו מצמחים מורידים את חומנו (אספירין למשל) ומטפלים בסרטן (טַקסוֹל). החיטה בישרה על סופו של עידן אחד בתולדותינו ועל ראשיתו של עידן אחר, ותפוח האדמה הצנוע חולל גלי הגירה המוניים. הצמחים אינם חדלים להפיח בנו השראה ולהדהים אותנו: עצי הסֶקווֹיָה הענקיים, שהם האורגניזמים העצמאיים הגדולים ביותר עלי אדמות, האצות המיקרוסקופיות שהן בין הקטנים ביותר, והוורד שמעלה חיוך על פני כולנו.

התעניינותי בהקבלות בין חושי הצמח וחושי האדם החלה בעת שהייתי עמית בתר־דוקטורט צעיר באוניברסיטת ייל בשנות התשעים. הנושא שעורר את התעניינותי התמקד בתהליך ביולוגי מיוחד לצמחים, שאין לו שום קשר לביולוגיה האנושית (אולי במענה לששת הדוקטורים האחרים במשפחתי, רופאים כולם כאחד). כיוון שכך, ריתקה אותי השאלה כיצד משתמשים צמחים באור לוויסות התפתחותם. במחקרי1 גיליתי קבוצה מיוחדת במינה של גֶנים, הנחוצים לצמח כדי לקבוע אם הוא שרוי באור או בחושך. למרבה הפתעתי, ובניגוד לכל תוכניותי, התברר לי לאחר זמן שאותה הקבוצה עצמה היא גם חלק מגנום האדם.2 מכאן צצה מאליה השאלה, מה מעשיהם של גנים "סגוליים לצמחים" בגופם של בני אדם. כעבור שנים רבות, ואחרי מחקרים רבים,3 ידוע לנו עכשיו כי לא זו בלבד שהגנים האלה משתמרים בין צמחים ובעלי חיים, אלא שהם גם מווסתים (בין שאר תהליכים התפתחותיים) את התגובות על אור גם באלה וגם באלה!

כך הגעתי לכלל הבנה שההבדל הגנטי בין צמחים לבין בעלי חיים אינו תהומי כפי שחשבתי פעם. התחלתי לשאול שאלות על ההקבלות בין הביולוגיה הצמחית והאנושית, בעוד המחקר שלי עובר מתגובותיהם של צמחים לאור אל לויקמיה בזבוב הפירות. מה שגיליתי הוא שאמנם שום צמח אינו יודע לומר, "תאכיל אותי, סימור!" אבל יש המון צמחים ש"יודעים" הרבה מאוד.

ואמנם, לרוב איננו שמים לב במיוחד למנגנון החושי המתוחכם להפליא של הפרחים והעצים שאנחנו יכולים למצוא אפילו בגינת ביתנו. לעומת רוב בעלי החיים, שיכולים לבחור את סביבותיהם, לבקש מקלט בשעת סערה, לחפש מזון ובני זוג או לנדוד עם חילופי העונות, הצמחים זקוקים ליכולת לעמוד במזג האוויר המשתנה חליפות ולהסתגל אליו, ולהתמודד עם פלישות שכניהם ועם מזיקים, בלי שתהיה להם אפשרות לעקור לסביבה טובה יותר. משום כך פיתחו הצמחים במהלך האבולוציה שלהם מערכות חישה וּויסות מורכבות, המאפשרות להם להתאים את צמיחתם כתגובה על התנאים המשתנים תמיד. עץ אוּלמוּס צריך לדעת אם שכנו מצל עליו מקרני השמש, כדי שיוכל למצוא דרך משלו לגדול לעבר האור הזמין. ראש חסה צריך לדעת אם יש בסביבה כנימות רעבתניות העלולות לאכול אותו, כדי שיוכל להגן על עצמו בייצור כימיקלים רעילים שיקטלו את המזיקים. אשוח דאגלס צריך לדעת אם הרוחות המצליפות בו מזעזעות את ענפיו, כדי שיוכל לגדל גזע חזק יותר. עץ הדובדבן צריך לדעת מתי לפרוח.

ברמה הגנטית, הצמחים מורכבים יותר מבעלי חיים רבים, ואחדות מהתגליות החשובות ביותר בתולדות הביולוגיה באו ממחקרים שנעשו בצמחים. רוברט הוּק גילה לראשונה את התא ב-1665 כשהתבונן בשעם במיקרוסקופּ שבנה בעצמו, בימיה הראשונים של המיקרוסקופיה. במאה התשע־עשרה הסיק גרגור מֶנדֶל את עקרונות הגנטיקה המודרנית ממחקריו בצמחי אפונה, ובאמצע המאה העשרים השתמשה ברברה מֶק'קלִינטוֹק בתירס אינדיאני כדי להראות שגנים עשויים לבצע טרַנספּוֹזיציה — קפיצה. היום ידוע לנו ש"גנים קופצים" אופייניים לכל הדנ"א, ויש להם קשר הדוק לסרטן בבני אדם. וגם אם אנחנו מכירים בדרווין כאב המייסד של תורת האבולוציה המודרנית, אחדים מממצאיו החשובים ביותר היו דווקא בתחום הביולוגיה של הצומח, ואנחנו עתידים לראות לא מעטים מהם בדפי הספר הזה.

כמובן, השימוש שעשיתי במילה "יודע" בכותרת הספר אינו שגרתי. אין לצמחים מערכת עצבים מרכזית: לצמח אין מוח שמתאם את המידע עבור כל גופו. ובכל זאת, חלקים שונים של הצמח מקושרים במהודק אלה לאלה, ומידע על אור, כימיקלים באוויר וטמפרטורה עובר בהתמדה בין שורשים ועלים, פרחים וגבעולים, ויוצר צמח שמתאים לסביבתו במידה מיטבית. איננו יכולים להשוות את ההתנהגות האנושית עם דרכי תפקודם של הצמחים בעולמותיהם, אבל אני מבקש מכם לגלות סובלנות כלפי השימוש שאני עושה לכל אורך הספר הזה במינוח השמור בדרך כלל להתנסות האנושית. כשאני בודק מה צמח רואה, או מה הוא מריח, אינני בא לטעון שיש לצמחים עיניים או אפים (או מוח שמעניק צביון רגשי לכל הקלט החושי הזה). אבל אני סבור שהמינוח הזה ימריץ אותנו לחשוב בדרכים חדשות על ראייה, הרחה, מהות הצמח, ובסופו של דבר — על מהותנו שלנו.

ספרי אינו "החיים המסתוריים של הצמחים"; אם אתם מחפשים נימוקים בזכות הטענה שהצמחים הם בדיוק כמונו, לא תמצאו אותם כאן. כפי שציין הפיזיולוג המהולל של הצומח, ארתור גוֹלסטוֹן, ב-1974‏4 בעת שההתעניינות בספר ההוא — הפופולרי להפליא, אך הדל מבחינה מדעית — היתה בשיאה, עלינו להישמר מפני "טענות משונות המוצגות בלי ראיות נאותות שתומכות בהן". לא זו בלבד ש"החיים המסתוריים של הצמחים" הוליך שולל קוראים תמימים, אלא שהשלכותיו על הקהילה המדעית גרמו לסיכול מחקרים חשובים בהתנהגות צמחים, משום שמדענים נרתעו מעריכת מחקרים שיש בהם משום רמיזה על הקבלות בין חושי בעלי החיים לחושי הצמחים.

חלפו יותר מארבעים שנה מאז הכה "החיים המסתוריים של הצמחים" גלים כה גדולים באמצעי התקשורת, ובמהלכן העמיקה פלאים הבנתו של המדע את הביולוגיה של הצומח. בספרי זה, "צמח — מה הוא יודע?", אסקור את המחקר העדכני ביותר בביולוגיה של הצומח ואטען שאכן, לצמחים יש חושים. הספר בפירוש אינו סקירה מלאה וממצה של כל מה שיש למדע המודרני לומר על חושיהם של צמחים; לשם כך יש צורך בספר לימוד, שרק הקוראים המסורים ביותר יוכלו להתעמק בו. במקום זאת אני עומד להציג בכל פרק אחד מחושי האדם, ולהשוות את משמעותו של חוש זה לבני אדם לעומת משמעותו לצמחים. אתאר כיצד נקלט המידע החושי, כיצד הוא מעובד, ומה הן ההשלכות האקולוגיות של חוש זה מבחינת הצמח; ובכל פרק אציג גם סקירה היסטורית וגם השקפה עדכנית על הנושא.

בהתחשב בכל מה שהצמחים עושים למעננו, בוודאי כדאי להתפנות לשעה קלה כדי לברר מה יודעים עליהם המדענים. כפתיחה לסיורנו בנבכי המדע שמאחורי חייהם הפנימיים של הצמחים, נברר ראשית חוכמה מה באמת רואים הצמחים הגדלים בחצר ביתנו.