اثبات پیش‌بینی ۱۵۰ ساله داروین؛ دانشمندان گیاه گوشت‌خواری جدید در چین کشف کردند

دانشمندان تأیید کرده‌اند که یک گیاه گل‌دار بومی کوهستان‌های جنوب‌غرب چین، برخلاف ظاهر ظریفش، گوشت‌خوار است؛ کشفی که پیش‌بینی ۱۵۰ ساله‌ی چارلز داروین درباره گوشت‌خواری برخی گونه‌های این سرده را تأیید می‌کند.

ساکسیفراگا کندلابروم (Saxifraga candelabrum) در ارتفاع بیش از ۲۵۰۰ متری در رشته‌کوه‌های هنگ‌دوان می‌روید و ساقه‌ها و شاخه‌هایش با موهای چسبناکی پوشیده شده‌اند که حشره‌های کوچک، به‌ویژه پشه‌های غیرگزنده را به دام می‌اندازند.

به‌گزارش لایو‌ساینس، پژوهشگران در مطالعه‌ای تازه نشان دادند که ساکسیفراگا کندلابروم پس از به‌دام‌انداختن حشره‌ها، می‌تواند آن‌ها را هضم و مواد مغذی حاصل را جذب کند؛ شواهدی که گوشت‌خوار بودن این گیاه را تأیید می‌کند. به گفته‌ی داگلاس سولتیس، استاد زیست‌شناسی در موزه تاریخ طبیعی فلوریدا و از نویسندگان مطالعه، این نخستین مورد اثبات‌شده از گوشت‌خواری در تیره‌ی ساکسیفراگاسه (Saxifragaceae) است.

سولتیس می‌گوید بیشتر گیاهان گوشت‌خوار در خاک‌های مرطوب و باتلاقی رشد می‌کنند، اما ساکسیفراگا کندلابروم در مناطق خشک آلپی می‌روید. به گفته‌ی او، این نوع خاک از نیترات غنی نیست و گیاه با به‌دام‌انداختن و مصرف حشرات می‌تواند بخشی از مواد مغذی موردنیاز خود را تأمین کند؛ سازوکاری که در طول تکامل، چندین بار در گیاهان پدیدار شده است.

چارلز داروین در سال ۱۸۷۵، با توجه به توانایی دو گونه‌ی نزدیک به ساکسیفراگا کندلابروم، یعنی ساکسیفراگا روتوندی‌فولیا (S. rotundifolia) و ساکسیفراگا امبروسا (S. umbrosa) در به‌دام‌انداختن حشرات، پیش‌بینی کرده بود که این گیاهان ممکن است گوشت‌خوار باشند. بااین‌حال، داروین نتوانست ثابت کند که این گیاهان طعمه‌های خود را هضم یا مواد مغذی موجود در بافت حشرات را جذب می‌کنند؛ دو ویژگی که برای تأیید گوشت‌خواری در گیاهان ضروری‌اند.

طبق مطالعه، اگر دو شرط مذکور وجود نداشته باشند، گونه تنها «پروتوگوشت‌خوار» محسوب می‌شود؛ یعنی گیاهی که حشرات یا دیگر جانوران کوچک را به دام می‌اندازد و می‌کشد، اما قادر به هضم طعمه یا جذب مواد مغذی آن نیست. هنگ سون، پژوهشگر در مؤسسه‌ی گیاه‌شناسی کونمینگ در آکادمی علوم چین و از نویسندگان مطالعه، می‌گوید: «اگرچه فرضیه داروین در آن زمان آزمایش نشده بود، الهام‌بخش مهمی برای پژوهش ما بود.»

در گام بعد، پژوهشگران نشان دادند که ساکسیفراگا کندلابروم، آنزیم فسفاتاز تولید می‌کند؛ آنزیمی گوارشی که در بسیاری از گیاهان گوشت‌خوار دیده می‌شود. آن‌ها برای شناسایی این آنزیم، در روشی موسوم به نشانه‌گذاری فلورسنت، فسفاتازها را با مولکول‌های فلورسنت برچسب‌گذاری کردند تا بتوانند آن‌ها را زیر میکروسکوپ ویژه مشاهده کنند.

پژوهشگران برای بررسی توانایی گیاه در هضم و جذب مواد مغذی حشرات نیز مگس‌های میوه را پیش از خوراندن به گیاه، با ایزوتوپ پایدار نیتروژن برچسب‌گذاری کردند. پس از تغذیه، میزان نیتروژن پایدار در ساکسیفراگا کندلابروم به‌طور چشمگیری افزایش یافت. نتیجه‌ی مشابه در یک گونه‌ی گوشت‌خوار شناخته‌شده که به‌عنوان گروه کنترل به کار رفت نیز مشاهده شد. در مقابل، گیاه غیرگوشت‌خوار گروه کنترل دوم چنین افزایشی نشان نداد. این یافته نشان داد ساکسیفراگا کندلابروم می‌تواند نیتروژن حاصل از حشرات را جذب کند.

در پایان، پژوهشگران با تحلیل ژنتیکی دریافتند ساکسیفراگا کندلابروم شماری ژن مشترک با گیاهان گوشت‌خوار شناخته‌شده‌ای دارد که با جذب طعمه، گوارش و جذب مواد مغذی مرتبط‌اند. در مجموع، یافته‌ها نشان می‌دهند این گونه برای سازگاری با محیط فقیر از مواد مغذی، ویژگی‌های گوشت‌خواری را تکامل داده است؛ به‌گونه‌ای که موهای چسبناک آن که احتمالاً در ابتدا برای دفاع در برابر گیاه‌خواران تکامل یافته بودند، به تله‌هایی برای به‌دام‌انداختن حشرات تبدیل شده‌اند.

پژوهشگران دریافتند حشره‌های بزرگ‌تر که ساکسیفراگا کندلابروم برای گرده‌افشانی به آن‌ها نیاز دارد، به‌ندرت در این موهای چسبناک گرفتار می‌شوند. به گفته‌ی پژوهشگران، این ویژگی نشان می‌دهد گیاه در جریان تکامل، میان شکار حشرات و حفظ گرده‌افشان‌های خود تعادل ایجاد کرده است.

همچنین، تیم احتمال می‌دهند گونه‌های دیگری از ساکسیفراگا و حتی گیاهان متعلق به تبارهای نزدیک نیز ویژگی‌های گوشت‌خواری داشته باشند. داگلاس سولتیس می‌گوید بسیاری از اعضای خانواده ساکسیفراگاسه موهای غده‌ای و چسبناک دارند و اغلب حشره‌ها روی سطح آن‌ها گرفتار می‌شوند؛ بنابراین ممکن است نمونه‌های بیشتری از سازگاری در این خانواده وجود داشته باشد.

به گفته‌ی هنگ سون، کشف تازه نشان می‌دهد گوشت‌خواری ممکن است در میان گیاهان گل‌دار بسیار گسترده‌تر از آن چیزی باشد که تاکنون تصور می‌شد. شناخت بهتر سازوکارهای ژنتیکی گیاهان گوشت‌خوار می‌تواند در آینده برای کشاورزی اهمیت داشته باشد؛ برای مثال، برخی ژن‌های مرتبط با گوشت‌خواری ممکن است به تولید گیاهانی با توانایی طبیعی بیشتر در مقابله با آفات کمک کنند.

کشف ساکسیفراگا کندلابروم همچنین پرسش قدیمی‌تری را پررنگ می‌کند: گیاهان دقیقاً چگونه مسیر تکاملی تبدیل‌شدن به شکارچی را طی می‌کنند؟ پژوهشگران این دگرگونی از طعمه به شکارچی را نمونه‌ای چشمگیر از سازگاری تکاملی می‌دانند و معتقدند بررسی گونه‌های مشابه می‌تواند به درک بهتر چگونگی پیدایش گوشت‌خواری در گیاهان کمک کند.

یافته‌های پژوهش مجله‌ی Nature Communications منتشر شده است.