دراسة حديثة: كيف تحيا بذور النباتات بعد طول ركود؟
2020-01-06
أظهرت دراسة حديثة أجراها باحثون من جامعات ألمانية تفسيرا لتمكن بعض النباتات من العودة إلى الحياة بعد حالات الركود التي قد تصل إلى بضعة أعوام وربما عقود.
قبلة الحياة
تستطيع بعض النباتات تخزين الطاقة بداخلها عند التعرض لظروف بيئية قاسية كالجفاف والأجواء الحارة، الأمر الذي يمكنها من الاستفادة من تلك الطاقة عندما تصبح الظروف أكثر ملاءمة للإنبات، ومثال على ذلك الأزهار الخارقة التي تقع بمتنزه وادي الموت الوطني الكائن بشرق السلاسل الجبلية سيرا نيفادا بكاليفورنيا.
في هذا البحث قام الباحث توماس نيتسيل وزملاؤه في جامعتي بون وميونيخ الألمانيتين بدراسة بعض المواد الكيميائية التي تنشط دورة التنفس في الميتوكوندريا -مصنع إنتاج الطاقة بالخلايا- لإنتاج الطاقة بمجرد ملامسة البذور لجزيئات الماء، ومن ثم القيام بعملية الإنبات السريع، وسميت تلك المواد بـ"ناقلات الثيول".
نشرت نتائج البحث في دورية "وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة" في 23 ديسمبر/كانون الأول الماضي.
مركبات محفزة
ولكن ما تلك الناقلات؟ يستند التصنيف الكيميائي لمركبات الثيول إلى مجموعة الكحوليات مع استبدال عنصر الأكسجين بالكبريت، فعندما تحدث عملية الأكسدة لتلك المركبات تحفز دورة التنفس داخل الميتوكوندريا وبذلك يحصل النبات على الأدينوزين ثلاثي الفوسفات -وحدة الطاقة- كنتاج أيضي للمساهمة في عملية التمثيل الغذائي الخاصة به.
ومن هنا عمد الباحثون لقياس معدلات تراكم مركب الأدينوزين ثلاثي الفوسفات واستهلاك الأكسجين في بذور نبات رشاد أذن الفأر في حالتي الجفاف أو ملامسة المياه، وذلك عند استخدام تقنية المستشعر الجزيئي الفلوري الواسم لتحليل القدر الذي تساهم به المركبات الأيضية في حث مسار النمو داخل البذور.
ووجد أنه في حالة حصول النبات على مصدر للمياه يزيد معدل تنفس الميتوكندريا مما يؤدي إلى تحفيز آلية الأكسدة لناقلات الثيول ومن ثم تبدأ عملية الإنبات.
يقول توماس نيتسيل في موقع "يورك ألرت" بتاريخ 28 من ديسمبر/كانون الأول "بعد تتبع أحداث الإنبات الأولي لبعض النباتات، فإن الأمر يبدو كمدينة كبيرة تكتظ بالسكان، لديها نظام مروري خاص لمراقبة حركة السير وتؤدي الإشارات المرورية -تتمثل هنا في ناقلات الثيول- دورها في تهيئة وتنظيم حركة سير المركبات الأيضية، وفي نهاية الأمر عندما تضاء الإشارة الخضراء تندفع المركبات لبدء إشارة التحرك وتفعيل الإنبات".
منهجيات أخرى
رغم رصد هذه الدراسة لآليات الإنبات عن طريق عمليات الأيض المبني على الأكسدة لناقلات الثيول، فإن هناك منهجية أخرى اختبرت في دراسات سابقة.
على سبيل المثال، فإن التغييرات الهرمونية للنبات قد تسهم بدور محوري لبث الحياة في بذور النبات، فإفراز هرمون الأوكسين Auxin يحفز العديد من الإشارات لتنظيم النمو. إضافة إلى أن تغيير بعض التتابعات الجينية قد يؤدي لتحفيز إطلاق هرمونات أخرى قد تسهم في خلق العديد من الإشارات الكيميائية وصولا إلى الهدف المنشود.
ووفقا لما أظهره مقال مرجعي منشور في دورية "علم النبات البيئي والتجريبي" في مارس/آذار لعام 2014، فإن هناك آليتين واضحتين تتحكمان في تنظيم عمليات النمو والإنبات للبذور، إما عن طريق بكتيريا التربة الساكنة أو الهرمونات الداخلية للنبات.
