בדרך כלל פרחים מצטיירים לנו ככאלו שמפיצים ריח טוב ונעים, אולם מתברר שיש גם פרחים שמדיפים ריח של ריקבון. לעיתים הם עשויים להיראות כמו טעות של הטבע – אבל למעשה מדובר באסטרטגיית הַאֲבָקָה מתוחכמת: במקום להסתמך על צבעים עזים או ניחוחות מתוקים כמו של ורדים או פרחי הדר, הם מושכים חרקים באמצעות תחבולה אחרת – ריח חזק של בשר מקולקל, גבינה מרקיבה או אפילו צואה.
מחקר חדש מגלה כיצד תכונה יוצאת דופן זו התפתחה אבולוציונית, ואיך שינוי קטן במבנה של החלבון איפשר לה להתפתח שוב ושוב בצמחים שונים. החוקרים בחנו 53 מינים של צמחים בסוג Asarum ממשפחת הספלוליים (Aristolochiaceae), שמרביתם צומחים ביערות מזרח אסיה, כדי להבין מה גורם להבדלים בריח ביניהם. חלק מהמינים שנחקרו כמעט חסרי ריח, אחרים מדיפים ניחוח עז של בשר מרקיב, ואילו מינים נוספים מפיצים ריח המזכיר פטריות. שונות זו אפשרה לחוקרים להשוות ביניהם ולבחון אילו חומרים יוצרים את הריח, ומה התהליכים הגנטיים שעומדים מאחוריהם.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי:
הפעילות הסודית של הכרומוזום השקט
הטעות שמעלה את לחץ הדם
מי שמגרגר גם מברבר
האנזימים שמאחורי הריח
תחילה התמקדו החוקרים בחומרים הנדיפים שפולטים הפרחים. הם גילו שבמינים המפיצים ריח מסריח בולטת קבוצת תרכובות גופרית, ובראשן דימתיל דיסולפיד (DMDS) – מולקולה נדיפה שמזוהה עם ריח של בשר מרקיב. ניתוח של 53 מיני פרחים ממשפחת הספלוליים הראה שיכולת הפליטה של החומר הופיעה, נעלמה וחזרה כ-18 פעמים במהלך האבולוציה של הקבוצה – בפרק זמן קצר יחסית. תבנית זו רמזה שהמעבר בין “מסריח” ל”לא מסריח” מבוסס על שינוי ביוכימי פשוט, בדומה למתג שניתן לכבות ולהדליק.
3 צפייה בגלריה
חלק מהמינים שנחקרו כמעט חסרי ריח, אחרים מדיפים ניחוח עז של בשר מרקיב, ואילו מינים נוספים מפיצים ריח המזכיר פטריות. הצמח Asarum blumei
(צילום: KENPEI, Wikipedia)
החוקרים מצאו שהריח הרקוב הוא תוצר של שני אנזימים: הראשון מפרק חומצה אמינית בשם מתיונין, מה שיוצר תרכובת ביניים עשירה בגופרית הנקראת מתנתיול. השני, אנזים ממשפחת חלבונים קושרי סלניום (SBP), הופך את המתנתיול לאותה מולקולה ריחנית – דימתיל דיסולפיד.
כך, בשני שלבים ביוכימיים, נוצר ריח שמרתיע יונקים אך מושך אליו חרקים המחפשים אחר חומר אורגני מתפרק. שני האנזימים מוכרים גם ממערכות ביולוגיות אחרות – הראשון, שמייצר מתנתיול, קיים בחיידקים ובבעלי חיים; השני שייך למשפחה של חלבונים קושרי סלניום – יסוד חיוני בבעלי חיים שנמצא גם באנזימים המגינים על התאים מנזק חמצוני. בצמחים, תפקידם של החלבונים קושרי הסלניום עדיין לא ברור לחלוטין, אבל הם נפוצים בצמחים בעלי ריח מתוק, וגם בפרחים מסריחים.
3 צפייה בגלריה
במינים המפיצים ריח מסריח בולטת קבוצת תרכובות גופרית, ובראשן דימתיל דיסולפיד. מולקולת דימתיל דיסולפיד
(צילום: Peter Hermes Furian, Shutterstock)
שלוש חומצות אמיניות ושינוי אחד
אם כך, למה רק חלק מהצמחים שמייצרים את האנזימים קושרי הסלניום מפיצים ריח רע? כדי להבין זאת, החוקרים שחזרו את המבנה של חלבון ממשפחה זו כפי שהופיע בצמחים קדומים, גם באלו שאינם מפיצים ריח רע. ההשוואה בין הגרסאות השונות חשפה שלושה שינויים קטנים ברצף החלבון – שלוש חומצות אמיניות שמשתנות רק באנזימים קושרי הסלניום של צמחים בעלי ריח חריף. שינויים אלו הספיקו כדי לשנות את תפקודו של החלבון: בעוד שבגרסתו הרגילה האנזים מפרק את המתנתיול, לאחר השינוי הוא מאבד את הפעילות הזו ומזרז את הפיכתו למולקולת ה-DMDS המסריחה.
לבסוף, החוקרים זיהו שאותו שינוי תפקודי קיים בטבע בשלוש קבוצות נפרדות של צמחים: Asarum שהם ממשפחת הספלוליים, Symplocarpus ממשפחת הלופיים, ו-Eurya מסדרת האברשאים. מדובר בדוגמה מובהקת לאבולוציה מתכנסת – תהליך שבו תכונה דומה מתפתחת שוב ושוב בקבוצות שאינן קרובות, דרך מסלול גנטי דומה – ככל הנראה כיוון שהוא קצר ויעיל.
פרח הגווייה בגן הבוטני בסידני
(צילום: רויטרס)
מניפולציה חכמה
במונחים אקולוגיים זו התאמה מדויקת: במקום למשוך דבורים שמחפשות צוף, הפרחים האלה פונים לזבובים שמחפשים מקום להטיל בו ביצים. הריח העז מושך אותם פנימה, וכשהם נוחתים על הפרח הם מעבירים את האבקה ממנו אל הפרח הבא. מנגנון כזה של חיקוי חושי מופיע גם בצמחים נוספים. מינים כמו Rafflesia cantleyi ו-Amorphophallus titanum - שחוץ מהעובדה שהם מסריחים במיוחד, הם גם שני מיני הפרחים הגדולים ביותר בעולם – משתמשים בתרכובות דומות, אך עושים זאת במסלולים מטבוליים שונים. הבדל זה מדגיש עד כמה מגוונת היכולת של צמחים להשתמש בריח כאמצעי תקשורת והטעיה.
לסיכום, המחקר הזה לא עוסק רק בפרחים מסריחים, אלא מציע הצצה לאופן שבו תכונות חדשות נולדות משימוש יצירתי במה שכבר קיים. שלוש חומצות אמיניות משנות את תפקודו של חלבון נפוץ, והתוצאה היא ריח של ריקבון, שבעצם מביא חיים. זוהי תזכורת נפלאה לכך שהברירה הטבעית לא מחפשת יופי, אלא תועלת.
אליסה קיסר, מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
