כשבינה מלאכותית פוגשת את העגבניה
חוקרים מאוניברסיטת בן-גוריון זיהו בעזרת אלגוריתמים חכמים תהליכים ביולוגיים שיחזקו את עמידות היבולים לשינויי האקלים
הבינה המלאכותית נרתמת להצלת היבולים: חוקרים מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב, בשיתוף עמיתיהם מאוניברסיטת קליפורניה, פיתחו גישה מבוססת AI המאפשרת לזהות את תגובות התאים בצמחים לשינויי אקלים ולחצים סביבתיים. הגישה עשויה להוביל בעתיד לשיפור עמידותם של גידולים חקלאיים - ובהם עגבניות ושאר ירקות - לתנאי סביבה קיצוניים.
המחקר שפורסם בכתב העת המדעי Communications Biology מתאר שיטה לאיתור מסלולים מטבוליים - רצפי תגובות כימיות בתא המאפשרים לו לצמוח, לגדול ולהתרבות. החוקרים מסבירים כי זיהוי מסלולים אלו מאפשר להבין כיצד צמחים מתמודדים עם חום, יובש או מחלות, ובכך לסייע בפיתוח זנים עמידים יותר.
מגלים את מנגנוני ההישרדות של הצמח
במהלך המחקר אספו המדענים נתונים ממסדי נתונים ציבוריים של מסלולים מטבוליים ידועים, ובנו יחד רשתות קשרים של רכיבים מולקולריים בעגבניות. באמצעות ניתוחים ממוחשבים מתקדמים הצליחו החוקרים לזהות ארבעה מסלולים מטבוליים חדשים, שעד כה לא תועדו.
ד''ר דוד טוביאנה ריכז והוביל את המחקר לאורך תקופה ממושכת כשהוא משלב לימודי דוקטורט עם פעילות מדעית ענפה.
מיפוי חכם של מסלולים מטבוליים
"שיטת המחקר החדשנית שבה השתמשנו חשפה את המסלולים הפעילים בצמח או בתא עצמו, כאשר במקום להתמקד בכמויות, התמקדנו ברמות הפעילות", מסביר ד"ר טוביאנה. "בתפוחי אדמה, למשל, גילינו מסלול שעשוי לשפר את כושר העמידות של הפרי. הבנה של המסלולים המטבוליים המסייעים לצמח לשרוד עשויה לאפשר פיתוח של יבולים עמידים וחזקים יותר, ואף לשפר את ערכם התזונתי".
טוביאנה עשה את עבודת הדוקטורט בהנחיית פרופ' אהרן פאיט ואת הפוסט דוקטורט הראשון שלו במעבדות דויטשה טלקום בהנחייתם של פרופ' רמי פוזיס ופרופ' יובל אלוביץ. בתקופה זו אסף את הנתונים הראשונים ופיתח את השיטה למיפוי מסלולים מטבוליים לרשתות. בהמשך השלים פוסט דוקטורט נוסף באוניברסיטת קליפורניה בהנחייתו של פרופ' אדוארדו בלומוולד.
בתקופה זו ביצע ניסויים שנועדו לאמת את ממצאי השיטה שפיתח במהלך הפוסט דוקטורט הראשון שלו. עבודתו הסתייעה בד"ר ניר שדה, שהיה באותה עת פוסט-דוקטורנט במעבדתו של פרופ' בלומוולד וכיום מכהן כפרופסור באוניברסיטת תל אביב.
ד"ר דוד טוביאנה משמש כיום חוקר ראשי במכון לחקר תוצרת חקלאית ומזון במינהל המחקר החקלאי – מכון וולקני.
דרך מהירה יותר לפיתוח יבולים עמידים
פרופ' רמי פוזיס, חוקר בכיר בפקולטה למדעי המחשב והמידע ע"ש שטיין, ציין כי השיטה צפויה לקצר תהליכים מדעיים ממושכים: "גילוי מסלולים מטבוליים הוא תהליך מורכב וארוך. אנו מקווים כי הגישה החישובית שפיתחנו תחסוך חלק מהניסויים ותאיץ משמעותית את הבנת התגובה של צמחים לשינויים סביבתיים - כך היא תתרום לשיפור הביטחון התזונתי בעולם".
החוקרים מדגישים כי השיטה פרי פיתוחם צפויה לשמש בסיס למחקרים עתידיים שיבחנו כיצד ניתן לחזק גידולים חקלאיים נוספים, כחלק מהמאמץ הבינלאומי להבטחת ביטחון תזונתי בעידן שינויי האקלים.
