Iranian Chemist شیمیدان ایرانی
گیاهان میتوانند حرف بزنند. بله، درست خواندید. گیاهان نه تنها میتوانند با هم نوعان و دیگر جانداران محیط زندگیشان ارتباط برقرار کنند، بلکه یافته های یک پژوهش جدید نشان میدهد نوعی گفتگو بین اندامهای یک گیاه هم برقرار است
گیاهان را اغلب به عنوان موجوداتی به ظاهر بی تحرک، ساکت و بدون هرگونه واکنش سریع نسبت به محیط میشناسیم. گویی آنها هیچ گونه هوش و حواسی ندارند، اما اگر از نزدیکتر با این موجودات شگفت انگیز آشنا شویم و رفتار آنها را در شرایط مختلف با دقت بررسی کنیم، پدیده های جالبی را در زندگی آنها خواهیم یافت که ما را هیجان زده میکنند. هر چند گیاهان مغز و سیسام عصبی ندارند، اما رفتارهایی از خود نشان میدهند که نشان از نوعی هوش و حتی حافظه در آنهاست. در زندگی گیاهان لحظاتی پیش می آید که باید واکنش سریع و مناسبی به شرایطی که در آن قرار گرفته اند، نشان دهند تا بتوانند جان خود را حفظ کنند یا شرایط نامناسب را به نفع خود تغییر دهند. به نظر میرسد گیاهان در چنین شرایطی رفتار هوشمندانه ای از خود بروز میدهند. این رفتارها طیف وسیعی از واکنشها را شامل میشوند؛ از حرکت، انتقال پیام و حتی درخواست کمک از دوستان خود برای مبارزه با دشمنانشان. گیاهان حتی گذشته خود را نیز به یاد می آورند.
در پژوهشی که اخیرا توسط گروهی از محققان بین المللی در دانشگاه آرهوس دانمارک انجام و نتایج شگفت انگیز آن در شماره آگوست نشریه ساینس به چاپ رسیده، مشخص شده است که بین اندامهای هوایی یک گیاه مثل برگها با ریشه ها نوعی ارتباط برقرار است که دانشمندان از آن به گفتگو یاد میکنند. ارتباط گیاهان با یکدیگر در محیطهای طبیعی مثل یک مزرعه یا جنگل که طی آن همدیگر را از وجود خطرات آگاه میکنند و نیز ارتباط آنها با حشرات مفید مانند گرده افشانها که گویس با آنها حرف میزنند، چند سالی است که به اثبات رسیده است. در این سالها پژوهشگران علوم گیاهی تقریبا از وجود ارتباط بین اندامهای گیاه نیز باخبر بوده اند. چگونگی برقراری این ارتباط آن چیزی است که در پژوهش اخیر بر آن تاکید شده است. اینکه این ارتباط و گفتگو بین اندامهای مختلف گیاه، به خصوص اندامهای هوایی با بخش زیرزمینی گیاه چه فایده هایی برای گیاه میتولند داشته باشد، بخش جذابتر ماجراست که در ادامه مطلب از آن مطلع میشوید.
دوستی گیاه با باکتری
یکی از روابط مفید بین موجودات در دنیای زنده، همکاری آنها با یکدیگر (همزیستی) است. در دنیای گیاهان برخی از تیره های (خانواده های) گیاهی با گروهی از باکتریها رابطه ای دوستانه برقرار میکنند که به گیاه در تهیه نیتروژن مورد نیاز برای رشدش و در عوض به باکتری برای کسب مواد ضروری کمک میکند. این باکتریهای همزیست که ریزوبیوم نامیده میشوند، در ریشه گیاهان میزبان از تیره پروانه آساها (بقولات) ملنند نخود، لوبیا و سویا و نیز گیاه شبدر زندگی میکنند. میدانید که با وجود باکتریهای زیان آور، بیشتر باکتریها در طبیعت مفیدند؛ از جمله همین باکتریهای دوست و همکار با گیاهان، در حالی که ورود انواع بیماریزا به ریشه گیاه یا اصولا هر اندامی از موجود زنده میتواند آن را به دردسر بیندازد، حضور انواع مفید در ریشه ها گاهی آنچنان برای گیاه ضروری میشود که تقریبا دیگر بدون وجود آنها نمیتواند به زندگی ادامه دهد! یا حداقل گیاه آنچنان زندگی سرحال و شادابی ندارد؛ چرا که در تامین مواد غذایی کافی برای رشد دچار مشکل میشود. درباره این رابطه دوستانه دو نکته وجود دارد؛ اول اینکه گیاه در راه دادن باکتری به ریشه های خود نباید دچار اشتباه شود. یعنی باید مطمئن باشد باکتری ای که وارد بافتهایش میشود، از نوع مفید و نه بیماریزا است. دوم اینکه اگر جذب این باکتریها کنترل شده نباشد؛ یعنی تعداد آنهایی که وارد ریشه میشوند، بیشتر از نیاز گیاه برای تامین نیتروژن باشد یا تعداد گره های ساخته شده برای استقرار آنها متناسب با جمعیتشان نباشد، همین باکتریها باعث رنج و دردسر گیاهان میشوند. اینجاست که بین کارخانه های غذاسازی و ریشه های گیاه گفتگو برقرار میشود.
گفتگوی برگ با ریشه
بر اساس یافته های پژوهش دانشگاه آرهوس، نوعی رفتار هوشمندانه در گیاه دیده میشود که فرایند همزیستی با باکتریها را کنترل میکند. محققان این تیم تحقیقاتی دریافتند که توالی کوچکی از مولکول RNA که آن را miR2111 نامگذاری کرده اند، در گیاهان تیره پروانه آساها از برگها به سمت ریشه میرود تا همزیستی بین ریشه گیاه و باکتریهای تثبیت کننده نیتروژن را شکل دهد. کار این مولکول، تضمینی است برای حساسیت گیاه به باکتریهای همزیست و در نتیجه امادگی آن برای ورود باکتریها به درون بافت ریشه اش. ژنهایی در گیاه وجود دارند که به طور معمول، نتیجه بیان آنها نفوذناپذیری ریشه نسبت به باکتریهایی است که تمایل دارند وارد آن شوند. در واقع کار مولکول miR2111 مداخله در بیان این ژنها، به منظور رفع این مانع مهم در جذب باکتریها به درون ریشه هاست. نکته جالب توجه این که این پژوهش مشخص کرده ریشه ها در نبود شاخ و برگ قادر به ایجاد رابطه همزیستی با باکتریهای تثبیت کننده نیتروژن نیستند. این یعنی اینکه پیامهای رسیده از برگ که توسط ریشه ها دریافت میشوند، برای شکل گیری این همزیستی حیاتی است.
گیاهان به موازات تامین مواد مورد نیاز باکتریها، کنترل شدیدی هم در روند توسعه فرایند شکل گیری همزیستی بر آنها اعمال می کنند؛ چرا که ورود بیش از حد باکتریهای ریزوبیوم به ریشه، میتواند شرایط را برای دردسرساز شدن انها فراهم کند؛ چرا که جمعیت زیاد این باکتریها میتواند در گیاه، ایجاد بیماری کند. چندین ژن برای تنظیم فرایند تشکیل تشکیل گره های باکتریایی در گیاه میزبان نقش دارند که به آن مکانیسم خودتنظیمی همزیستی گفته میشود. اگرچه گره زایی در ریشه ها صورت میگیرد، اما مکانیسم خودتنظیمی هم ریشه ها و هم شاخ و برگ گیاه میزبان را در بر میگیرد. اهمیت این موضوع از آنجایی است که نظارت بر وضعیت مواد مغذی در برگها، جنبه کلیدی در تعیین اینکه پدیده همزیستی در ریشه گیاه تا چه میزان میتواند برای آن مفید باشد، دارد. بنابراین ریشه و برگهای گیاه توسط سیگنالهای خاصی با هم گفتگو میکنند تا همزیستی را بر اساس نیاز گیاه تنظیم کنند. البته این ارتباط برگها و ریشه ها در جهت ایجاد یک رابطه سودمند با باکتریها که از طریق مولکولهای شیمیایی صورت میگیرد، تنها رفتار جالب در گیاهان نیست؛ بلکه گیاهان رفتارهای هوشمندانه دیگری نیز دارند. به طور مثال، آنها با حشرات هم حرف میزنند!
گیاه دوستانش را در دنیای حشرات صدا میزند!
گیاهان نمیتوانند از دست مهاجمان فرار کنند . این واقعیت باعث شده آنها به دنیال راهکارهایی برای حفظ جان خود در برابر دشمنانشان باشند. یکی از راههایی که برای این منظور انتخاب کرده اند، کمک گرفتن از حشراتی است که دشمن دشمنانش محسوب میشوند. گیاهان با استفاده از جمله مشهور “دشمن دشمن من، دوست من است!”، از بین دنیای حشرات، متحدانی را انتخاب کرده تا در مواقع خطر از آنها یاری بگیرند. گیاه برای این کار به محض احساس خطر و مورد حمله قرار گرفتن توسط آفتها، پیام درخواست کمک را برای دوستانش میفرستد. این پیام، در واقع مولکولهای فراری هستند که در فضا پخش شده و برای حشرات دوست گیاه، به معنای حضور طعمه در محل زندگی گیاه است. بنابراین به سوی محل انتشار این پیام شتافته و با شکار حشره مزاحم، گیاه را از شر آن نجات میدهند. گیاه با این رفتار هوشمندانه میتواند با زیرکی جانش را حفظ کند، اما اگر فکر میکنید رفتارهای هوشمندانه گیاهان به این موارد محدود میشود در اشتباهید. گیاهان حرکت هم میکنند! و البته خیلی کارهای هیجان انگیز دیگری که نوشتن درباره آنها فرصت جداگانه ای می طلبد.
این مقاله توسط مهدی میرزایی در دوهفته نامه دانشمند به رشته تحریر درآمده و به چاپ رسیده است.
