دانشمندان از «صحبت کردن» یک گیاه با همسایه خود فیلم گرفتند!

راز بقا: دانشمندان از «صحبت کردن» یک گیاه با همسایه خود فیلم گرفتند و این یک کشف باورنکردنی است. برای ما نامحسوس است، اما گیاهان توسط غبار ظریفی از ترکیبات معلق در هوا احاطه شده اند که از آن‌ها برای برقراری ارتباط و محافظت از خود استفاده می‌کنند. این ترکیبات مانند بوها، گیاهخواران گرسنه را دفع می‌کنند و به گیاهان همسایه در مورد مهاجمان هشدار می‌دهند.

به گزارش راز بقا، دانشمندان از دهه ۱۹۸۰ در مورد این مکانیسم دفاعی گیاه اطلاع داشتند و از آن زمان تاکنون آن‌ها را در بیش از ۸۰ گونه گیاهی شناسایی کرده اند. اخیراً، تیمی از محققان ژاپنی تکنیک‌های تصویربرداری بلادرنگ را برای نشان دادن نحوه دریافت و واکنش گیاهان به این آلارم‌های هوایی به کار گرفتند.

شکاف بزرگی در درک انسان از پچ پچ گیاه وجود داشت: محققان می‌دانستند که گیاهان چگونه پیام می‌فرستند، اما اینکه چگونه آن‌ها را دریافت می‌کنند اطلاعاتی وجود نداشت.

در این مطالعه که سال گذشته منتشر شد، «یوری آراتانی» و «تاکویا اومورا»، زیست‌شناسان مولکولی در دانشگاه سایتامای ژاپن و همکارانش پمپی را برای انتقال ترکیبات ساطع شده از گیاهان آسیب‌دیده و آلوده به حشرات به همسایگان سالم خود و یک میکروسکوپ فلورسانس نیز برای نظاره ساختند.

کاترپیلار‌ها روی برگ‌های بریده شده از گیاهان گوجه‌فرنگی و علف‌های هرز رایج در خانواده خردل قرار گرفتند و محققان واکنش‌های گیاه دوم، سالم و بدون حشره را به این نشانه‌های خطر ضبط کردند.

به گزارش راز بقا؛ این گیاهان علف‌های هرز معمولی نبودند: آن‌ها از نظر ژنتیکی تغییر یافته بودند، بنابراین سلول‌های آن‌ها حاوی یک حسگر زیستی بود که وقتی هجوم یون‌های کلسیم مشاهده شد، به رنگ سبز در آمد. سیگنال دهی کلسیم چیزی است که سلول‌های انسان نیز از آن برای برقراری ارتباط استفاده می‌کنند.

این تیم برای اندازه‌گیری سیگنال‌های کلسیم از روش مشابه مطالعه سال گذشته روی گیاهان فلورسنت mimosa pudica استفاده کردند. این گیاهان به سرعت برگ‌های خود را در پاسخ به لمس حرکت می‌دهند تا از شکارچیان جلوگیری کنند.

این بار، تیم این بار مشاهده کردند که چگونه گیاهان در پاسخ به ترکیبات فرار واکنش نشان دادند؛ اینکه گیاهان چگونه در عرض چند ثانیه پس از زخمی شدن واکنش نشان دادند. 

این یک تنظیم طبیعی نبود. این ترکیبات در یک بطری پلاستیکی متمرکز شدند و با سرعت ثابتی روی گیاه گیرنده پمپ شدند، این به محققان اجازه داد تا تجزیه و تحلیل کنند که چه ترکیباتی در مخلوط تند وجود دارد.

همانطور که در ویدئوی بالا مشاهده می‌کنید، گیاهان صدمه ندیده پیام‌های همسایه‌های مجروح خود را با صدای بلند و واضح دریافت کردند و با انفجار سیگنال‌های کلسیمی که در برگ‌های کشیده شان موج می‌زد، پاسخ دادند.

با تجزیه و تحلیل ترکیبات موجود در هوا، محققان دریافتند که دو ترکیب به نام‌های Z – ۳ - HAL و E – ۲ - HAL سیگنال‌های کلسیم را در گیاه آرابیدوپسیس القا می‌کنند.

آن‌ها همچنین با مهندسی گیاهان آرابیدوپسیس با حسگر‌های فلورسنت به ویژه سلول‌های نگهبان مزوفیل یا اپیدرمال فهمیدند که کدام سلول‌ها برای اولین بار به نشانه‌های خطر پاسخ می‌دهند. سلول‌های نگهبان سلول‌های لوبیایی شکل روی سطوح گیاهی هستند که روزنه‌ها را تشکیل می‌دهند، منافذ کوچکی که هنگامی که گیاهان CO۲ تنفس می‌کنند در هوا باز می‌شوند. سلول‌های مزوفیل بافت داخلی برگ‌ها و سلول‌های اپیدرمال بیرونی‌ترین لایه یا پوست برگ‌های گیاه هستند.

هنگامی که گیاهان آرابیدوپسیس در معرض Z – ۳ – HAL قرار گرفتند، سلول‌های نگهبان سیگنال‌های کلسیمی را در عرض یک دقیقه یا بیشتر تولید کردند و پس از آن سلول‌های مزوفیل پیام را دریافت کردند. علاوه بر این، قبل از درمان گیاهان با یک هورمون گیاهی که روزنه‌ها را می‌بندد، سیگنال دهی کلسیم به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد، که نشان می‌دهد روزنه‌ها به عنوان «سوراخ‌های بینی» گیاه عمل می‌کنند.

«ماساتسوگو تویوتا»، زیست شناس مولکولی در دانشگاه سایتامای ژاپن و نویسنده ارشد این مطالعه، توضیح داد: «ما سرانجام داستان پیچیده‌ای را در مورد زمان، مکان و چگونگی واکنش گیاهان به پیام‌های هشداردهنده موجود در هوا از سوی همسایگان در معرض تهدید رونمایی کردیم. این مطالعه منتشر شد».

«این شبکه‌ی ارتباطی اثیری که از دید ما پنهان است، نقشی اساسی در حفاظت به موقع گیاهان همسایه در برابر تهدیدات قریب الوقوع ایفا می‌کند».