מחוסר גיוון ועד חוסר מימון, בנקי הזרעים ניצבים בפני עולם של אתגרים

במשך כמעט עשור, חוקרים מבנק זרעי Svalbard בנורבגיה אוספים ואוחסים דגימות של זרעים מרחבי העולם, ומשמרים אותם בקפידה בכספת שנחצבה מטר וחצי לצד ההר במעגל הארקטי. ואז, יום אחד באוקטובר 2015, קרה משהו חסר תקדים: החוקרים החלו להוציא את הזרעים, מגלגלים 138 קופסאות שחורות המכילות 38, 000 זרעים מכספת הפלדה והבטון, דרך דלתותיה ובחזרה לעולם.

תוכן קשור

• מדוע מדענים אוספים זרעים מחמניות הדרך

בנק זרעי Svalbard הוא אולי הדוגמה המפורסמת ביותר לבנק זרעים, או בנק גנים - מקום שנועד לשמור על המגוון הביולוגי כך שבמקרה של אירוע קטסטרופלי כמו בצורת, מחלות או מלחמה, ניתן יהיה לחזור מחדש על מיני יבולים מרכזיים. לצורך הנסיגה הראשונה של סוואלברד, אסון זה נוצר על ידי האדם - הזרעים נשלחו לסבלברד לפני שמורדים השתלטו על בנק זרעים נוסף בחלב במהלך מלחמת האזרחים בסוריה. הזרעים שהוצאו מסבלברד - תערובת של דגנים, חיטה, שעורה, שעועית פווה, עדשים וחומוס - נשלחו כ -3, 000 מיילים ללבנון ומרוקו, שם ימשיכו המדענים מחקר שהחל בחלב. החוקרים מקווים שהפרויקטים שלהם יעזרו לפתח זנים חדשים וקשים יותר של גידולים אלה שיכולים בסופו של דבר לעמוד בפני שינויי אקלים או מחלות.

החוקרים שעבדו על זרעים אלה, גם בחלב וגם ברחבי העולם, היו ברי מזל. הם הצליחו להבטיח כי כפילויות מזרעיהם היו קיימות במקום אחר מלבד בנק הגנים שלהם, והם הצליחו לזהות במהירות וביעילות את הזרעים הדרושים להם כשנאלצו לבצע נסיגה. עבור מאות בנקים גנים ברחבי העולם - במיוחד אלה שפועלים ברמה אזורית או לאומית - זה לא יכול היה להיות המקרה בקלות.

בנקים גנים נחשבים לרוב כקו הגנה אחרון למגוון הביולוגי - הבטחה כי גם אם הגרוע ביותר צריך להתרחש, ישנם גיבויים שמטרתם להבטיח שהעולם עדיין יוכל לגשת לגידולים חיוניים כמו תירס, או מאגרים חשובים של חומר גנטי, כמו זן חיטה שגדל במיוחד באקלים יבש. עם זאת, למעשה, בנקים גנים מתמודדים עם שלל בעיות, החל מחסרים של חלקים מרכזיים של מגוון ביולוגי ועד חוסר תקשורת בין בנקים גנים ועד מימון לא בטוח.

בשימור, קיימות שתי שיטות עיקריות לשימור צמח מסוים, בעל חיים או פיסת מידע גנטי: שימור באתרו, שם הדגימה המדוברת נשמרת במערכת האקולוגית שלו (טבעית או מעשה ידי אדם) ושמירה חוץ- סיטואלית, שם המדגם נשמר מחוץ למערכת האקולוגית שלו. גדות זרעים, או גדות גנים, הן אחת השיטות העיקריות לשימור חוץ- סיטואלי - מקום בו מאוחסנים, מקוטלגים ונשמרים זרעים, ייחורים או חומר גנטי חשוב מגידולים, מבויתים וגם בריים, למחקר עתידי.

שעועית בבנק הגנים CIAT בקולומביה. (ניל פאלמר, CIAT (מאת CC-SA))

בנקים גנים הם מושג חדש יחסית הקשור לרעיון ישן מאוד: איסוף צמחים בעלי עניין במרחב מסוים לטובת חקירה מדעית. הם מתחקים אחר שורשיהם לגנים בוטניים, ששימשו במקור מאגרים לחקר האקדמי של צמחי מרפא כבר במאה ה -16. מאוחר יותר, ככל שהאימפריאליזם האירופי התפשט ברחבי העולם, מדענים ואספנים היו מחזירים צמחים ממקומות אקזוטיים לגנים כמו הגן הבוטני המלכותי, קיו, באנגליה. בנוסף לשימוש במדע, צמחים אלו שימשו בסיס לסחר המסחרי המתפתח של גידולים כמו קפה, קקאו ושמן דקלים.

ככל שאספנים אירופיים מילאו יותר ויותר גנים בוטניים בגידולים ממקומות מרוחקים, נעשתה העדיפות למניעת הבסיס המדעית של הגנים. במקומם, מגדלים החלו ליצור אוספים של חומר גנטי מהצומח שניתן היה לגשת אליהם בכדי לעזור להכניס תכונות יקרות ערך לגזעי צמחים. ואז, בשנות ה -60 וה -70, נולד הרעיון של איסוף המגוון הגנטי הזה בצורה מאורגנת ושיטתית - בבנקים גנים.

כיום ישנם כ -1, 750 בנקים גנים ברחבי העולם, המשמרים יותר מ- 7 מיליון דגימות של זרעים, ייחורים או חומר גנטי. ישנם בנקים גנים בינלאומיים מאסיביים כמו Svalbard, המנוהלת על ידי Crop Trust, בעזרת ממשלת נורווגיה והארגון האזורי NordGen. ויש בנקים גנים אזוריים, שפועלים בתקציבים קטנים באזורים מרוחקים. שתיהן מכריעות לשמירה על המגוון הביולוגי, אך עבור בנקים גנים קטנים יותר, קשה להתגבר על הקשיים הכרוכים ברכישה, אחסון והפצת החומר הגנטי. לבנקים גנים בינלאומיים כמו Svalbard יש לעיתים קרובות עזרה של ארגונים כמו ה- Crop Trust והקצבים המסייעים להם לשמור על צוות קבוע יחסית של חוקרים ומימון לטווח ארוך - מותרות שלבנקים גנים לאומיים ואזוריים יכולים לפעמים להיעדר.

"בנקים גנים הם קונסטרוקציה אנתרופוגנית", אומרת כריסטינה וולטרס, מנהיגת מחקר לגידולי צמחים עם המרכז הלאומי לשימור משאבים גנטיים של USDA, הממוקם בפורט קולינס, קולורדו. "הם טובים באותה מידה כמו התשתית שאנו בני אדם מספקים, גם הדמיון שאנו בני האדם מפעילים עליהם. בנקים גנים לא יוצרים מגוון ביולוגי יותר מאשר ספריות יוצרות ספרות. "

חלק אחד מהמגוון הביולוגי העיקרי שאותו חסרים לעתים קרובות בנקים גנים הם קרובי משפחה היבוליים - הזנים הלא מבויתים, אך קשורים, של גידולי מזון עיקרי כמו תירס וחיטה. מחקר שנערך לאחרונה על ידי ה- Crop Trust בדק 1, 076 קרובי משפחה הקשורים ל -81 מינים של כמה מגידולי הבריף החשובים בעולם. החוקרים גילו כי 70 אחוז מאותם קרובי משפחה פראיים אינם מיוצגים די בבנקים הגנים בעולם. אולי חשוב יותר, הם מצאו כי 29 אחוז מאותם קרובי משפחה היבולים - כ 313 מינים - אינם מיוצגים כלל בבנקים גנים.

זו בעיה, יותר מכל בגלל שקרובי משפחה יבוליים לעתים קרובות התפתחו לגדול בתנאים פחות אידיאליים, ומשגשגים במקומות שבהם לחות נמוכה יחסית או גובה רב במיוחד. כאשר שינויי האקלים משנים את דפוסי המשקעים והטמפרטורה העולמית, קשה לומר אילו תכונות יהפכו לחשובות ביותר לגידולים, וזו הסיבה ששמירת תכונות - אפילו אלה שלפני כן לא הבטיחו הבטחה רבה לגידול מסחרי - היא מכריעה.

"חשוב על המין האנושי: לא ידענו דבר על אבולה לפני 20 שנה, ולא היה לנו שום מושג שנצטרך חיסון לאבולה, " אומרת שרלוט לוסטי, רכזת תוכניות בנק גנים של ה- Crop Trust. "זה אותו דבר עבור צמח בשדה. אם אתה מגדל תירס או חיטה בשדה, אין לך מושג מה תצטרך או איזו מחלה תבוא, והחיסון הזה יבוא מבנק גנים. "

קמרון הזרעים של סוואלברד מלא ביותר ממיליון זרעים נבדלים, אך שמירתם באחסון קר היא רק חלק ממה שהקמרון עושה. (דאג אנדרסן [CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], באמצעות ויקימדיה Commons

בנוסף לחסרים חלקים חיוניים בגיוון גנטי, בנקים גנים, במיוחד ברמה הלאומית והאזורית, חסרים לעתים קרובות את סוג המימון העקבי הדרוש כדי להבטיח שהפרויקטים יוכלו לבצע את משימותיהם לטווח הארוך. בנק גנים הוא הרבה יותר מאשר איסוף חומר גנטי מהצומח לאחסון - חלק גדול מהעבודה היום יומית של בנקים גנים הכוללת הכנה ומשלוח של דגימות לחוקרים ומגדלים ברחבי העולם. מנהלי בנקים גנים אוהבים לעתים קרובות להשוויץ בחדרי האחסון הקרים, בהם מאוחסן החומר הגנטי - אך לעתים קרובות אזורים אלה הם בעלי תחזוקה נמוכה למדי ועלות נמוכה לעומת האתגר של תחזוקת האוספים בפועל.

"זו לא השקעה אדירה לעשות את זה", אומר לוסטי על איסוף ואחסון זרעים. "הקושי בא לפקח עליהם, לוודא שהם יישארו בת-קיימא ולהפיץ את הזרעים הללו."

קח למשל מדינה כמו ונצואלה שנמצאת בעיצומו של משבר כלכלי שהתבטא, לפחות בחלקו, עם הפסקות חשמל מתגלגלות ברחבי המדינה. כאשר ההאשמות הללו מתרחשות, אין בבנקים הגנים של המדינה - מתוכם כמה וכמה - את החשמל הדרוש כדי להבטיח שהזרעים יישארו בטמפרטורה אופטימלית לשימור. תוך כמה ימים לאחר הפסקת חשמל מתמשכת, אוספים אלה עלולים לאבד לחלוטין את העולם.

"כשמדובר בבנקים גנים לאומיים, אנחנו במצב קשה מאוד. זו ממש הממשלה שצריכה להכיר בחשיבותם ובערכם של האוספים האלה, "אומרת לוסטי.

האתגרים הקשורים לבנקים גנים אזוריים ולאומיים הם חלק גדול מהסיבה לכך שארגונים כמו Crop Trust ו- CGIAR, קונסורציום מחקר חקלאי עולמי המנהל 11 בנקים גנים ברחבי העולם, כל כך ממוקדים להבטיח ששום בנק גנים אינו האי לעצמו. ה- Crop Trust קמפיין במשך שנים לגייס הון אשר ניתן להשתמש בו כדי לעזור לבנקים גנים להבטיח את סוג המימון העקבי הדרוש להשקעות לטווח הארוך במחקר וצוות עובדים. לטענת לוסטי, ההקצאה כרגע גדולה מספיק בכדי שתהיה זמינה בכל מקום בין 5 עד 6 מיליון דולר לבנקים גנים מדי שנה - מה בהתחשב בכך שבנק גנים בינוני זקוק למיליון דולר בשנה כדי לפעול, הוא רחוק מלהיות מספיק.

"למרבה הצער, ממשלות בדרך כלל אינן מציבות את המשאבים הדרושים להן מאחורי בנקים גנים אלה כדי להיות מסוגלות לאפשר להם לעבוד לרמה זו. זו הסיבה שחיוני שמשהו כמו ה- Crop Trust לפחות יתמוך בינלאומיים אלה בנקים גנים, "אומר לוסטי.

במערכת מושלמת, בנקים גנים בינלאומיים, לאומיים ואזוריים יפעלו כולם במקביל, ויפעלו לשמר את הכמות הגדולה ביותר של מגוון גנטי עם הכפילות הנמוכה ביותר. המשמעות היא שבנקים גנים אזוריים יתרכזו במידה רבה באיסוף מינים ילידי אותו אזור מסוים, כאשר בנקים גנים בינלאומיים גדולים יותר משמשים כגיבויים לאוספים אלה.

והמערכת אכן מתפקדת ככה, לפחות בחלק מהזמן. אך כדי לעזור לבנקים הגנים בעולם להתנהל ביתר יעילות, אומרים מומחים כמו לוסטי כי יותר ויותר חשוב שלבנקים גנים, בכל רמות, תהיה דרך ברורה לתקשר את מה שיש להם - ואת מה שהם צריכים - זה עם זה. בכדי להבטיח מסלול תקשורת מסוג זה, Crop Trust סייע בהקמת כלי מקוון המכונה Genesys בשנת 2008, המשמש כמעין קטלוג קוד פתוח לבנקים גנים המשתתפים. עם זאת, Genesys נותרה לא שלמה, עם אוספים חסרים שעובדים ב- Crop Trust עובדים עליהם לכלול במאגר. באפריל הודיע ​​ארגון המחקר החקלאי הלאומי של ברזיל, EMBRAPA, כי יוסיף את אוספיו ל- Genesys, שהיה ניצחון חשוב בהמשך הרחבת ה- Crop Trust למאגר המידע.

בסופו של דבר, דימויו של בנק גנים כ"כספת יום הדין "עשוי להיות האתגר הגדול ביותר להתגבר עליו. על ידי מחשבתם של בנקים גנים כתכניות סטטיות ואפוקליפטיות של המוצא האחרון, חוקרים כמו וולטרס חוששים כי התפקיד היום-יומי שממלאים בנקי הגנים בהבטחת ביטחון המזון בסופו של דבר יאבד בציבור.

"אנשים לא באמת רואים בבנקים גנים שימוש פעיל - כמו ספרייה, " היא אומרת. "המערכת האמריקאית של ארה"ב מציעה 250, 000 הצטרפות בשנה. אנשים חושבים על בנקים גנים כאילו הם מחסן, כאילו זה רק תרגיל של לשים זרעים בשקיות ולהכניס שקיות למקפיא. אבל התועלת והנגישות של המשאבים הגנטיים בבנק הגנים הם הסיפור הגדול. "