چگونه بعضی از گیاهان گوشت‌خوار شدند؟

مجله دیجی کالا - زهرا غلامی: از زمان آغاز حیات بی‌مهرگان بر زمین، گیاهان باید از خودشان در مقابل موجوداتی محافظت می‌کردند که برای تغذیه شاخ و برگ‌های آنها را گاز می‌زدند. اما در بعضی موارد، گیاهان قاعده را برعکس کردند و خودشان به شکارچی تبدیل شدند. از میان این گیاهان این موارد شناخته شده‌ترین آنها هستند: «دروزا» (sundew) با شاخک‌های چسبناکش، «پارچ گیاه» (pitcher plant) با حوضچه‌ی آنزیم‌های فریبنده و «ونوس مگس‌خوار» (Venus Flytrap) با چنگال مرگش.


این گیاهان به کمک عادت‌های غذایی تهاجمی می‌توانند در خاک عاری از مواد غذایی کافی، نیتروژن و دیگر مواد غذایی مورد نیازشان را تامین کنند و زنده بمانند. بسیاری از زیست‌شناسان معتقدند که این رفتار شکاری زمانی تکامل یافت که اجداد گیاهان گوشت‌خوار امروزی مکانیسم‌های شناسایی و دفاع در مقابل حشرات را به سلاح‌های تهاجمی تبدیل کردند.

حالا مطالعه‌ای روی ونوس مگس‌خوار انجام شده که این فرضیه را تایید می‌کند. این پژوهش توسط تیمی تحقیقاتی به سرپرستی یک زیست‌فیزیک‌دان به نام «رینر هدریک» و یک متخصص بیوانفورماتیک به نام «یورگ شولز» از دانشگاه «وورتسبورگ» انجام شد. این تیم هنگامی که گیاه حضور حشره‌ را احساس و طعمه‌اش را هضم کرده، آن را زیر نظر گرفته و ژن‌های بیان‌شده‌ی آن را در طول این پروسه مطالعه کردند.

این تحقیق که در ژورنال Genome Research منتشر شده، جزییات بسیار زیادی از فعالیت‌های مولکولی گیاه در طول روند به دام انداختن طعمه ارایه می‌دهد. یک ژنتیک‌شناس به نام «ویکتور آلبرت» از دانشگاه نیویورک می‌گوید «این پژوهش بسیار عالی بوده و از مطالعات قبلی که انجام شده کامل‌تر و دقیق‌تر است.»

مگس‌خوار برای گرفتن جاندار بی‌مهره‌ای که به تله‌اش افتاده از یک سیستم هشداری بسیار قدیمی استفاده می‌کند. وقتی دست و پا زدن طعمه موهای گیاه را تحریک می‌کند، این سیستم هشداری گیاه را با خبر می‌کند. موهای گیاه هم به نوبه‌ی خود پالس‌هایی الکتریکی تولید می‌کنند که درنتیجه‌ی آن غده‌های درون دام تحریک شده و جاسمونیک اسید تولید می‌کنند. گیاهان غیرگوشت‌خوار هم از همین سیگنال برای دفاع در مقابل گیاه‌خواران استفاده می‌کنند. هدریک می‌گوید الگوهای بیان ژن در این دو نوع گیاه به هم شبیه هستند.

اما پیامدهای سیستم هشدار کاملا متفاوت هستند. در گیاهان غیرگوشت‌خوار جاسمونیک اسید ترکیبی از سموم دفاعی و مولکول‌ها را تولید می‌کند که «هیدرولاز» را خنثی می‌کنند. هیدرولاز آنزیم‌هایی هستند که جانداران گیاه‌خوار برای تجزیه‌ی پروتئین گیاهان آن را ترشح می‌کنند. گیاهان هم برای ضد حمله هیدرولاز خودشان را تولید می‌کنند که می‌تواند «کیتین» (ماده‌ی سازنده‌ی اسکلت خارجی حشرات) و دیگر اجزای حشرات یا میکروب‌ها را از بین می‌برد. اما در ونوس مگس‌خوار، جاسمونیک اسید یک واکنش تهاجمی را به همراه دارد. ده‌ها هزار غده‌ی ریز، هیدرولاز ساخته و ترشح می‌کنند. بی‌مهره‌ی به دام افتاده در آنزیم‌های هضم‌کننده‌ای غرق می‌شوند که گیاهان عادی از آن برای راندن یک دشمن استفاده می‌کنند.

پس از چند ساعت، غده‌های درون دام ژن‌های دیگری را فعال می‌کنند که به جذب مواد غذایی در گیاه کمک می‌کند. آزمایش‌ها نشان داده که بسیاری از این ژن‌ها همان‌هایی هستند که در ریشه‌ی گیاهان دیگر بیان شده‌اند.

«آندره پاولوویچ»، یک فیزیولوژیست گیاه از دانشگاه پالاکی می‌گوید: «تکامل به همین شکل عمل می‌کند.» اینکه گیاهان گوشت‌خوار از ساختار مولکولی مشابه گیاهان عادی با هدف متفاوتی استفاده می‌کنند تا مواد غذایی مورد نیازشان را تامین کنند، واقعا الهام‌بخش است.