ترفند تکاملی عجیب: برخی گیاهان برای گرده‌افشانی بوی تعفن تولید می‌کنند

برخی گیاهان با انتشار بویی شبیه به گوشت فاسد یا مدفوع، مگس‌ها را برای گرده‌افشانی جذب می‌کنند؛ بویی که نه از لاشه، بلکه از ترفند تکاملی ژنتیکی ناشی می‌شود. پژوهشی تازه از دانشمندان ژاپنی نشان می‌دهد این بو، حاصل جهش در نسخه‌ی تکراری یک ژن خاص است که باعث می‌شود گیاهان ماده‌ای به‌نام دی‌متیل دی‌سولفید بسازند؛ ترکیبی بدبو که حتی در جو سیاره‌های فراخورشیدی نیز دیده شده است.

بوی تعفن در چندین گونه‌ی گیاهی، به‌طور مستقل و در مسیرهای متفاوت تکاملی به وجود آمده و حتی در برخی موارد، چندباره کسب و از دست رفته است. یافته‌های تازه نشان می‌دهد تکرار و تغییر ژن‌ها، بستری برای نوآوری‌های شیمیایی در طبیعت فراهم می‌کند.

به‌گزارش ساینس‌نیوز، منشأ بوی زننده‌ی گوشت گندیده یا مدفوع در گیاهان که معمولاً توسط باکتری‌های فعال روی لاشه‌ها تولید می‌شود، تا همین اواخر برای دانشمندان ناشناخته بود. پژوهش جدید، سرانجام راز این بوی تعفن را فاش کرده است. چند گونه‌ی گیاهی به‌طور مستقل و با دستکاری‌هایی جزئی در یک ژن خاص، توانسته‌اند این بوی تعفن را تولید کنند.

تحلیل‌های پژوهشگران ژاپنی که با ترکیب بیوشیمی، ژنتیک مولکولی و ژنتیک تکاملی انجام شده، نشان می‌دهد سه گروه کاملاً متفاوت از گیاهان، به ترفند تکاملی مشابهی دست یافته‌اند. فرآیند از یک ژن به‌نام SBP1 آغاز شده که ابتدا در هر سه گونه تکرار شده و سپس، نسخه‌ی تکراری آن دچار جهش شده است. این تکرار ژنی، پدیده‌ای رایج در بسیاری از جانداران، از جمله انسان‌ها محسوب می‌شود.

در مورد آساروم سیمیلی (Asarum simile) و درختچه‌ی اوریای شرقی (Eurya japonica)، تنها سه جهش در نسخه‌ی تکراری ژن کافی بود تا بوی تعفن ظاهر شود. کلم مرداب آسیایی (Symplocarpus renifolius) با دو تغییر توانست اثر مشابهی را ایجاد کند. این تفاوت‌ها، نشان‌دهنده‌ی مسیرهای تکاملی گوناگون برای رسیدن به نتیجه‌ی مشابه است.

در نمونه‌های جهش‌یافته‌ی آنزیم در گیاهان بدبو، مسیر واکنش تغییر یافته و به‌جای تجزیه، دو مولکول متان‌تیول به هم پیوند می‌خورند و ترکیب جدیدی به‌نام دی‌متیل دی‌سولفید می‌سازند؛ ماده‌ای که منشأ بوی تند گوشت فاسد است. دی‌متیل دی‌سولفید، یکی از ترکیباتی است که تلسکوپ فضایی جیمز وب در جو سیاره‌ی فراخورشیدی K2-18b شناسایی کرد؛ کشفی که احتمال وجود حیات فرازمینی را در آن سیاره مطرح کرده است.

براساس تخمین دانشمندان، در گونه‌های مختلف آساروم، توانایی ساخت این ترکیب شیمیایی در طول تکامل دست‌کنم ۱۸ بار به‌وجود آمده و سپس، از بین رفته است. چنین رفت‌وبرگشت‌های تکاملی، نشان می‌دهد که فشار انتخاب طبیعی برای تولید این بو، می‌تواند با احتمال بیشتری مگس‌ها را جذب و نقش مؤثری در گرده‌افشانی موفقیت‌آمیز ایفا کند.

تکرار ناقص ژن‌ها در طول تکامل، بارها منجر به بروز ویژگی‌های تازه در موجودات مختلف شده است. این نسخه‌های اضافه، بدون آسیب به عملکرد اصلی ژن، می‌توانند جهش یابند و چنین نوآوری‌هایی را پدید آورند. فرایندی مشابه در گیاه خشخاش نیز رخ داده، توانایی ساخت ماده‌ی مخدر مورفین نیز از همین مسیر تکاملی به‌وجود آمده است.

پژوهش در مجله ساینس منتشر شده است.