گیاهان از بقایای پوسیده هم‌نوعانشان فاصله می‌گیرند؛ کشف رفتاری تازه در ریشه‌ها
دانشمندان کشف کرده‌اند که ریشه‌ی گیاهان می‌تواند بقایای پوسیده‌ی گیاهان دیگر را تشخیص دهد و برای دورشدن از آن‌ها، مسیر رشد خود را تغییر دهد.
گیاهان در نگاه اول موجوداتی کاملاً بی‌حرکت به نظر می‌رسند. آن‌ها نمی‌توانند راه بروند، بدوند یا مانند حیوانات از خطر فرار کنند. بااین‌حال، گیاهان به شیوه‌ی خود حرکت می‌کنند. ریشه‌ها و ساقه‌های آن‌ها در واکنش به نور، آب، نیروی گرانش و حتی میزان نمک موجود در خاک، جهت رشدشان را تغییر می‌دهند. این رفتارها که در زیست‌شناسی «تروپیسم» یا گرایش گیاهی نام دارند، به گیاهان کمک می‌کنند در محیط زنده بمانند.
اکنون دانشمندان نوع تازه‌ای از این رفتار را شناسایی کرده‌اند: ریشه‌های گیاهان می‌توانند بقایای درحال پوسیدن گیاهان دیگر را تشخیص دهند و از آن‌ها فاصله بگیرند.
ماجرا از اتفاقی کاملاً پیش‌بینی‌نشده آغاز شد. به نوشته‌ی ساینتیفیک آمریکن، یوژو ژانگ، زیست‌شناس دانشگاه کشاورزی و جنگل‌داری شمال‌غرب چین، در آزمایشگاهی در اتریش مشغول بررسی واکنش ریشه‌ی گیاهان به نیروی گرانش بود که یکی از ظروف آزمایشگاهی او به میکروب‌های موجود در هوا آلوده شد.
ژانگ قصد داشت ظرف آلوده را دور بیندازد، اما پیش از این کار متوجه اتفاق عجیبی شد. تقریباً تمام ریشه‌های موجود در ظرف، به سمتی خم شده بودند که از ناحیه‌ی فاسدشده فاصله می‌گرفتند. چنین واکنش هماهنگی بعید به نظر می‌رسید که کاملاً تصادفی باشد. ژانگ می‌گوید همین موضوع باعث شد از خودش بپرسد آیا با نوع ناشناخته‌ای از رفتار گیاهان روبه‌رو شده است یا نه. او و همکارانش تصمیم گرفتند مشاهده‌ی اتفاقی خود را در شرایط کنترل‌شده آزمایش کنند.
پژوهشگران برای بررسی این رفتار که ساپروتروپیسم نامیده می‌شود، از گیاه رشادی گوش‌موشی (Arabidopsis thaliana) استفاده کردند که به‌دلیل رشد سریع و ویژگی‌های ژنتیکی شناخته‌شده، کاربرد گسترده‌ای در پژوهش‌های زیست‌شناسی دارد. آن‌ها تعدادی از گیاهان را در ظروفی پرورش دادند که بخش‌هایی از آن‌ها حاوی تکه‌های سیب پوسیده بود. گروه دیگری از گیاهان نیز در محیطی بدون مواد درحال فساد رشد کردند.
آزمایش‌ها نشان داد ریشه‌ی گیاهانی مانند گندم و گوجه‌فرنگی از مواد گیاهی درحال پوسیدن فاصله می‌گیرد، اما واکنش مشابهی به بقایای جانوری نشان نمی‌دهد
نتیجه روشن بود. ریشه‌هایی که به نواحی حاوی سیب پوسیده نزدیک می‌شدند، مسیر رشد خود را تغییر می‌دادند و از آن مناطق دور می‌شدند. در مقابل، ریشه‌های گیاهانی که با مواد پوسیده مواجه نبودند، بدون چنین انحرافی به رشد ادامه می‌دادند. پژوهشگران آزمایش را با گیاهان دیگری، از جمله گوجه‌فرنگی و گندم، تکرار کردند و رفتار مشابهی مشاهده کردند.
بخش جالب‌تر آزمایش زمانی آشکار شد که دانشمندان به‌جای بقایای گیاهی از بافت‌های جانوری درحال پوسیدن استفاده کردند. این بار ریشه‌ها واکنش مشابهی نشان ندادند. به نظر می‌رسد ریشه‌ها به تغییرات شیمیایی خاصی واکنش نشان می‌دهند که هنگام تجزیه‌ی مواد گیاهی در محیط ایجاد می‌شود.
ژانگ و همکارانش احتمال می‌دهند این رفتار نوعی سازوکار دفاعی باشد که به گیاهان کمک می‌کند از عوامل بیماری‌زای احتمالی موجود در بقایای پوسیده فاصله بگیرند.
این رفتار تاحدودی به واکنش حیوانات در برابر بوی غذای فاسد شباهت دارد. همان‌طور که بوی نامطبوع می‌تواند حیوانات را از خوردن غذای آلوده منصرف کند، تغییرات شیمیایی ناشی از پوسیدگی گیاهان نیز ممکن است ریشه‌ها را به رشد در جهتی دیگر وادار کند.
- 01 خرداد 05مطالعه '2
پژوهش تازه نشان می‌دهد سازوکار دورشدن از بقایای پوسیده با برخی از شناخته‌شده‌ترین حرکات گیاهی تفاوت دارد. برای مثال، وقتی ساقه‌ی گیاه به سمت نور خم می‌شود یا ریشه در جهت نیروی گرانش رشد می‌کند، هورمونی به نام اکسین در بخش‌های مختلف گیاه به‌طور نامتقارن توزیع می‌شود. این تغییر در توزیع هورمون، رشد سلول‌ها را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد و در نتیجه، جهت رشد گیاه عوض می‌شود. اما در ساپروتروپیسم، هورمون دیگری نقش دارد: اسید آبسیزیک که به اختصار ABA نامیده می‌شود.
وقتی مواد گیاهی شروع به تجزیه می‌کنند، محیط اطراف آن‌ها اسیدی‌تر می‌شود. ریشه‌ی گیاه به این تغییرات شیمیایی واکنش نشان می‌دهد و اسید آبسیزیک در سمتی از ریشه که به مواد پوسیده نزدیک‌تر است، تجمع پیدا می‌کند. این تجمع نامتقارن هورمون، رشد ریشه را به سمت مخالف هدایت می‌کند و باعث می‌شود ریشه از ناحیه‌ی درحال پوسیدن فاصله بگیرد.
نکته‌ی مهم این است که تجزیه‌ی بقایای گیاهی و جانوری، تغییرات شیمیایی یکسانی در محیط ایجاد نمی‌کند. همین تفاوت می‌تواند توضیح دهد که چرا ریشه‌ها به سیب پوسیده واکنش نشان دادند، اما در برابر بافت‌های جانوری درحال تجزیه رفتار مشابهی نداشتند.
دانشمندان احتمال می‌دهند دورشدن از بقایای پوسیده به گیاهان در اجتناب از عوامل بیماری‌زا کمک کند، اما سازوکار دقیق و مزایای این رفتار به بررسی بیشتری نیاز دارد
با وجود یافته‌های تازه، هنوز پرسش‌های مهمی بی‌پاسخ مانده است. کریس وولورتون، زیست‌شناس گیاهی دانشگاه اوهایو وسلیان که در پژوهش نقشی نداشته، گستردگی آزمایش‌ها را قابل‌توجه می‌داند، اما معتقد است دانشمندان هنوز باید جزئیات بیشتری را از سازوکار پیام‌رسانی این رفتار شناسایی کنند.
یکی از پرسش‌های مهم به سرنوشت بقایای گیاهی مربوط می‌شود. مواد گیاهی پوسیده همیشه برای گیاهان مضر نیستند. همین مواد پس از تجزیه‌ی کافی می‌توانند به کمپوستی مغذی تبدیل شوند و به رشد گیاهان کمک کنند. بنابراین، ریشه‌ها تا چه مرحله‌ای از پوسیدگی از بقایای گیاهی دوری می‌کنند و چه زمانی این مواد به منبعی مفید برای رشد تبدیل می‌شوند؟
پژوهش جدید هنوز پاسخی قطعی برای این پرسش ندارد. همچنین مشخص نیست این رفتار در چه شرایطی بیشترین فایده را برای گیاهان دارد و دقیقاً تا چه اندازه از آن‌ها در برابر عوامل بیماری‌زا محافظت می‌کند. ژانگ و همکارانش قصد دارند در تحقیقات آینده این ابهام‌ها را بررسی کنند.
پژوهش در ژورنال Science منتشر شده است.
