מיפוי ראשון של גנום השעורה מלפני 6,000 שנה ממערה במצוק מצדה מעלה כי ביות השעורה החל בישראל באיזור הגליל

מיפוי ראשון של גנום השעורה מלפני 6,000 שנה ממערה במצוק מצדה מעלה כי ביות השעורה החל בישראל באיזור הגליל

ממערה במצוק מצדה מעלה כי ביות השעורה החל בישראל באיזור הגליל למחקר שותף ד"ר שריאל היבנר מהמסלול לחקלאות בחוג לביוטכנולוגיה

מיפוי ראשון מסוגו בעולם של גנום של גרגירי שעורה פרהיסטוריים מהתקופה הכלקוליתית שלפני 6,000 שנים (תקופת האבן והנחושת) שנעשה על ידי צוות בינלאומי של חוקרים ממוסדות מחקר מובילים ברחבי העולם בהובלה ישראלית מראה כי המקום בו החל ביות השעורה היה פה בישראל, בצפון בקעת הירדן ואזור הגליל העליון. זהו הגנום העתיק ביותר של צמחים אשר שוחזר עד כה. התוצאות מופיעות השבוע בכתב העת היוקרתי Nature Genetics. "מרבית המחקר של ממצאים ארכיאובוטניים היה מוגבל עד כה להשוואה בין דגימות עתיקות ובנות-זמננו על סמך המבנה החיצוני שלהן. העובדה שהצלחנו למפות את הגנום של גרגירי שעורה בני 6,000 שנים מאפשרת לנו בפעם הראשונה לקבל תמונה מהימנה יותר של המקור ותהליכי הביות של השעורה, שהיוו חלק מרכזי במהפכה החקלאית שבה עברו אבות-אבותינו, מחברת ציידים -לקטים לחברות קבע, המבוססות על חקלאות", אומרים החוקרים.

יוזמי המחקר הם פרופ' אהוד ויס מהמחלקה ללימודי ארץ-ישראל וארכיאולוגיה באוניברסיטת בר- אילן ופרופ' ציון פחימה ראש המכון  לאבולוציה  מאוניברסיטת חיפה ולצידם צוותי  חוקרים מאוניברסיטת בר אילן, מאוניברסיטת חיפה, מהמכללה האקדמית תל-חי, מהאוניברסיטה העברית, ממכון לייבניץ לגנטיקה של צמחים וחקר גידולי שדה (IPK) בגטרסלבן (Gatersleben), גרמניה, ממכון מקס פלאנק למדעי ההיסטוריה האנושית ביינה (Jena), גרמניה, ועוד. ראשיתו של המחקר בטיפוס על גבי סולם חבלים למערה הממוקמת 100 מטרים מתחת לפסגת מצדה, המשכו בריצוף הד.נ.א העתיק, וסופו בהשוואת הנתונים לבסיס נתונים גנטי של מאות זני ד.נ.א של שעורה מכל רחבי העולם כדי לזהות את המקום שבו החלו בני האדם לביית לראשונה את השעורה.

הזרעים בני כ-6,000 שנה נחפרו במערת יורם הממוקמת במצוק הדרומי של מצדה, במדבר יהודה, ליד ים המלח. הגרגירים האלה ועוד עשרות אלפי שרידי צמחים נוספים נמצאו במהלך חפירה ארכיאולוגית שיטתית בניהולם של ד"ר אורי דוידוביץ' מהמכון לארכיאולוגיה באוניברסיטה העברית בירושלים וד"ר נמרוד מרום מהמכון לארכיאולוגיה ע"ש זינמן באוניברסיטת חיפה. הגישה למערה, שממוקמת כ-100 מ' מתחת לפסגת מצדה, קשה מאוד ודורשת טיפוס על גבי מצוק אנכי. "המערה הייתה בשימוש בני אדם רק לזמן קצר במהלך התקופה הכלקוליתית, לפני כ-6000 שנה, ככל הנראה כמחסה זמני" מסבירים דוידוביץ' ומרום.

"שרידים ארכיאולוגיים אלה מעניקים לנו הזדמנות ייחודית למפות לראשונה גנום של צמח מהתקופה הכלקוליתית. החומר הגנטי נשמר היטב במשך אלפי שנים הודות לצחיחות הרבה ולתנאים השוררים במערות האזור", מסביר פרופ' ויס, שבמעבדתו נעשה הניתוח הארכיאובוטני של הממצא, בשיתוף עם תלמידתו מיכל דוד. כדי לקבוע את גילם של הגרגירים העתיקים, חצו החוקרים כל גרגיר, חצי גרגיר שימש לתיארוך בשיטת פחמן-14 ואילו החצי השני  שימש לריצוף הדנ"א העתיק. עד כה, ידועה הצלחה דומה רק בשחזור מידע גנטי בתירס פרהיסטורי מדרום ארה"ב, וגם הוא, מפרק זמן מאוחר הרבה יותר. "בעבורנו, ד.נ.א עתיק מהווה מעין קפסולת זמן המאפשרת לנו מסע לאחור בהיסטוריה והתבוננות בתהליך הביות של צמחי מזון בנקודות זמן ייחודיות בעבר" מסביר ויס.

הפקה וריצוף ד.נ.א עתיק מגרגרים בני 6000 שנה, אשר נעשתה במעבדתו של פרופ' יוהנס קראוס ממכון מקס פלאנק למדעי ההיסטוריה האנושית בגרמניה אינם טריוויאלים , כיוון שהד.נ.א נשבר לחתיכות קטנות בנות 70-20 אותיות בלבד. "שיחזור גנום השעורה המכיל כ-5 מיליארד אותיות ממקטעים קצרים שכאלה, משול לניסיון לשחזר כד חרס עתיק שנשבר למיליוני רסיסים זעירים. אך הטכנולוגיות הגנומיות הקיימות היום וכח המיחשוב האדיר שעמדו לרשותנו אפשרו לנו לבצע איחוי וירטואלי של שברי הד.נ.א ולשחזר חלקים נרחבים מהגנום, באופן שיאפשר הבנת הגנום השלם" מסביר ד"ר שריאל היבנר, חוקר במכון המחקר מיג"ל ומרצה במסלול החקלאות בחוג לביוטכנולוגיה, בהמכללה האקדמית תל-חי.

חיטה ושעורה עברו ביות ז"א, מעבר ממצב של צמח בר למצב של צמח תרבותי שאותו מגדלים למאכל כבר לפני כ-10,000 שנה, באזור הסהר הפורה, המשתרע מישראל וירדן של ימינו, דרך לבנון, סוריה וטורקיה ועד עיראק ואיראן. עד היום ממשיכים להתקיים באזור זני הבר של צמחי מזון חשובים אלה, והם בין מיני הדגניים העיקריים הנחקרים במכון לאבולוציה שבאוניברסיטת חיפה. "מקורה של חקלאות הזרעים הוא באזורנו, ומאוחר יותר היא התפשטה מכאן לאירופה, לאסיה ולצפון אפריקה. המחקר הנוכחי מראה ששעורת הבר בויתה בצפון הארץ, בצפון עמק הירדן והגליל העליון, ומשם הופצה לשאר העולם", מסבירים פרופ' ציון פחימה ופרופ' אברהם קורול מאוניברסיטת חיפה.

ד"ר נילס שטיין , שניהל את ההשוואה של הגנום העתיק והמודרני במכון לייבניץ לחקר גנטיקה של צמחים וחקר גידולי שדה, אומר "הניתוח שלנו מראה שזרעים שגודלו לפני 6,000 שנה שונים מאוד מבחינה גנטית מזני הבר הנמצאים באזור כיום. אולם הם מציגים חפיפה גנטית ניכרת עם זנים מבוייתים המשמשים בחקלאות המסורתית באזורנו",. ממצא זה מצביע לדעת החוקרים, שלמרות כל הכיבושים וההגירות שידע האזור במשך אלפי שנים, העדיפו תושבי המקום העדיפו לגדל את "הזנים המסורתיים" הקיימים והמותאמים לתנאי האזור, על פני זרעים של צמחי מזון מארצות המקור שלהם.

ההשוואה בין הגרגירים העתיקים לבין 113 קווים של שעורת בר שנאספו לאורך הסהר הפורה, ועוד 137 "זנים מסורתיים" (דהיינו, זני שעורה מקומיים שנמצאים בשימוש אצל חקלאים בחקלאות המסורתית במזרח הקרוב) ,אפשרה לד"ר שריאל היבנר מהמכללה האקדמית תל-חי, ביחד עם פרופ' ציון פחימה ופרופ' אברהם קורול מאוניברסיטת חיפה, לחשב את הקשר הגנטי בין כל הזנים. החישוב העלה שהמקור הגיאוגרפי לביות השעורה היה בצפון בקעת הירדן ואזור הגליל העליון. "ממצאים גנטיים אלא נתמכים בממצא נוסף של שני אתרים ארכיאולוגיים שנמצאים בקרבת מקום, ובהם נמצאו השרידים העתיקים ביותר עד כה של גידול שעורה", מסבירים החוקרים.

למרות העובדה שהכלאות אקראיות עם שעורת בר התרחשו שוב ושוב במהלך 6,000 השנים האחרונות, הגרגירים הפרהיסטוריים ממצדה דומים באופן מפתיע ל"זנים המסורתיים" בני-זמננו ממזרח הים התיכון. "זהו ממצא מדהים, בהתחשב בשינוי העצום במזג האוויר, בחי ובצומח המקומיים ובשיטות החקלאיות בפרק הזמן הארוך הזה", אומר ד"ר מרטין מאשר ממכון לייבניץ לגנטיקה של צמחים ולחקר גידולי שדה.

המחקר הנוכחי המשלב בוטניקה וארכיאולוגיה עם גנומיקה וביו-אינפורמטיקה, הביא לתובנות חדשות אודות מקורם של צמחי המזון שלנו. "זו רק תחילתה של סדרת מחקרים חדשה ומרתקת אומר פרופ' ויס " ניתוח דנ"א משרידים ארכיאולוגיים של צמחים פרהיסטוריים יספק לנו תובנות חדשות אודות מקורם של צמחי המזון, ביותם והתפשטותם" "הכוח המניע מאחורי ההצלחה זו הוא הניתוח של התוצאות ע"י גנטיקאים וביו-אינפורמטיקאים, המתמחים בגנומיקה של דגניים. אנו ממשיכים במחקר מבטיח זה במטרה להשתמש בנתונים של קפסולות זמן מסוג זה לצורך זיהוי גנים מועילים אשר אבדו בתהליך הביות של חיטה ושעורה" מסכמים פחימה, קורול והיבנר.