רוב בעלי החיים והצמחים שאנחנו מכירים הם תוצרים של הפריה מינית של שני הורים. הפריה מינית בצמחים כוללת שתי הפריות - אחת יוצרת את העובר והשנייה יוצרת את הרקמה המזינה אותו. במקרים נדירים מתאפשרת הפריה שלישית על ידי הורה זכרי נוסף, ליצירת צמח עם שלושה הורים. נספר קצת איך זה קורה ועל יתרונות התופעה.

אחד המאפיינים המשותפים לפטריות, לצמחים ולבעלי חיים הוא היכולת לבצע רבייה מינית (להרחבה בנושא ראו את הפוסט שלנו על סודות הרבייה של העגבנייה [1]). ברבייה מינית מתרחשת הפריה, שהיא מפגש בין שני תאי מין, תא ביצה (תא מין נקבי) ותא זרע (תא מין זכרי). כל תא מין מכיל מחצית ממספר הכרומוזומים של האורגניזם השלם וכך מתקבל בהפריה תא שבו שני סטים של כרומוזומים. תא זה נקרא זיגוטה וממנו ייווצר בהמשך האורגניזם השלם החדש. 

כמו שאתם בטח יכולים לדמיין, חשוב מאוד שמספר הכרומוזומים יהיה קבוע ואחיד כדי שהמבנה יהיה תקין. כך למשל, בני אדם עם שלושה כרומוזומים מספר 21 (במקום שניים) לוקים בתסמונת דאון, ויש גם מקרים של חוסרים או עודפים גדולים יותר במספר הכרומוזומים. לכן קיימים מנגנוני בקרה שמטרתם לשמור על צורתה התקינה של הזיגוטה במשך תהליך הרבייה המינית. סטיות רציניות בתקינות התהליך יגרמו לעצירתו, וכך מקרה שבו שני תאי זרע מפרים תא ביצית אחד, יסתיים בדרך כלל בהפלה של תוצר ההפריה. כל זה נכון עבור בעלי חיים. מחקר חדש מציע את הסברה שצמחים דווקא לא ימהרו לפסול הפריה כזו [2]. ייתכן אפילו שמדובר ביכולת מיוחדת שקידמה את האבולוציה של הצמחים וסייעה להם להתמודד עם תנאי הסביבה המשתנים. אז מה מיוחד בצמחים?

כדי להבין איך מתאפשר מצב שבו לצמח אחד יש שני הורים זכריים, נסביר בקצרה איך מתרחשת ההפריה בצמחים. ההפריה מתחילה בהאבקה: גרגר האבקה, שממנו יתפתח תא המין הזכרי, נוחת על הצלקת שבראש עמוד העלה ונובט עד שהוא מגיע אל השחלה, שבה נמצאת הביצית. הביצית מורכבת מכמה תאים קטנים, וביניהם התא המרכזי ותא הביצה. למעשה, בצמחים מתרחשת הפריה כפולה. ההפריה הראשונה היא של תא הביצה, והיא יוצרת את העובר שממנו יתפתח הצמח השלם. ההפריה השנייה היא של התא המרכזי, והיא יוצרת רקמת הזנה שנקראת אנדוספרם (מקבילה לשלייה ביונקים), אשר תפקידה להזין את עובר הצמח עד שינבוט וייחשף לשמש, אז יתחיל לבצע פוטוסינתזה ולייצר מזון ואנרגיה לעצמו. בקרת האיכות של התהליך, שבודקת בין השאר את מספר הכרומוזומים, מתבצעת לאחר ההפריה השנייה.

במקרים נדירים מצליח גרגר אבקה נוסף - גרגר אחר מזה שהפרה את תא הביצה ואת הגרעין המרכזי - להפרות את תא הביצה פעם נוספת. מכיוון שבקרת האיכות שהתבצעה לאחר ההפריה השנייה הייתה תקינה, התהליך מסומן כתקין ומתקבל צמח עם שלושה הורים. בצמחים אלה נמצא מספר כרומוזומים גדול יותר מאשר בצמח רגיל. 

אז מה תורם ריבוי כרומוזומים לאבולוציה של צמחים ולהתמודדות שלהם עם שינויים בתנאי הסביבה? המשמעות של ריבוי כרומוזומים היא למעשה ריבוי גנים. בצמחים כאלה יש עותק נוסף לכל גן. הגנים יכולים להיות שונים משום שהגיעו מהורים שונים. במצב כזה, הגנים העודפים יכולים לבצע תפקידים שונים מהרגיל, או לבצע את אותו התפקיד בצורה שונה, וכך ליצור מגוון צורות ותכונות חדשות, בהתאם לצרכים ולתנאי הסביבה.

מטפחי צמחים יכולים למצוא יתרון משמעותי ביכולת לשלב בזמן קצר תכונות משני הורים רצויים. נוסף על כך, מטפחי צמחים מעוניינים בתכונות של מיני בר רחוקים כמו עמידות למחלות או עמידות ליובש. לעיתים קרובות המרחק בין מיני הבר למיני התרבות גדול מכדי שאפשר יהיה להכליא ביניהם. במקרים אלה, שימוש בשני הורים זכריים יוכל לשמש פתרון יצירתי! בעוד שהכלאה בין מין בר רחוק למין תרבותי תוביל ככל הנראה להפלה, ייתכן שגרגר האבקה שישתתף בהפריה שלישית של תא הביצה (לאחר בקרת האיכות) דווקא יצליח והתהליך ימשיך כרגיל.

לסיכום, למדנו שהפריה מינית היא תוצר של מפגש בין תא מין זכרי לתא מין נקבי, ושהיא משותפת לצמחים ולבעלי חיים. בניגוד לבעלי חיים, בצמחים מתרחשת הפריה כפולה ליצירה של עובר ושל רקמת הזנה. לעיתים רחוקות מתאפשרת הפריה שלישית, של תא הביצה. תופעה זו יכולה להקנות יתרון אבולוציוני לצמחים בתנאי סביבה משתנים, ובעתיד אולי תשמש מטפחי צמחים בייצור מהיר של זנים חדשים.

עריכה: שיר רוזנבלום-מן

מקורות וקריאה נוספת:

[1] פוסט על סודות הרבייה של העגבנייה

[2] המאמר שהתפרסם בעיתון Elife על הורות משותפת

[3] פודקאסט על המאמר שהתפרסם בעיתון Elife על הורות משותפת

[4] מאמר שתיאר לראשונה את התופעה של צמחים עם שלושה הורים