تبلیغات
learn something here
 

 

 

learn something here


 

یکى از تفاوت‌‌هاى آشکار بین ما جانوران و خویشاوندان سبز رنگ دورمان، یعنى گیاهان، میزان جنبش و جابه‌جایى ماست. ما پذیرفته‌ایم که هوش را از روى کارها بسنجیم، زیرا کارهایى که انجام می‌دهیم نشان می‌دهند که در مغز ما چه می‌گذرد. بنابراین، چون گیاهان خاموش و بى ‌جنبش به چشم می‌آیند و در یک جا ریشه دوانده‌‌اند، زیاد تیز هوش و زرنگ به نظر نمی‌رسند. اما گیاهان نیز جنبش دارند و به برانگیزاننده‌هاى پیرامون خود پاسخ مى دهند.

گیاه‌شناسی : هوش در گیاهان - بخش اول:


یکى از تفاوت‌‌هاى آشکار بین ما جانوران و خویشاوندان سبز رنگ دورمان، یعنى گیاهان، میزان جنبش و جابه‌جایى

ماست. ما پذیرفته‌ایم که هوش را از روى کارها بسنجیم، زیرا کارهایى که انجام می‌دهیم نشان می‌دهند که در مغز ما چه می‌گذرد. بنابراین، چون گیاهان خاموش و بى ‌جنبش به چشم می‌آیند و در یک جا ریشه دوانده‌‌اند، زیاد تیز هوش و زرنگ به نظر نمی‌رسند. اما گیاهان نیز جنبش دارند و به برانگیزاننده‌هاى پیرامون خود پاسخ مى دهند. 


گیاهان با حساسیت چشمگیرى دست کم 15 متغیر محیطى گوناگون را پیوسته بررسى می‌کنند. آن‌ها می‌توانند این پیام هاى ورودى را پردازش کنند و با کمک دسته‌اى از مولکول‌ها و راه‌هاى پیام ‌ رسانى، خود را براى پاسخ درست آماده سازند. بنابراین، توان محاسبه‌ گرى گیاهان بی‌مغز شاید به اندازه‌ى بسیارى از جانوران با مغزى باشد که می‌شناسسیم.

ساقه‌ى در حال رشد می‌تواند با کمک پرتوهای قرمز دور(مادن قرمز)، نزدیک‌ترین همسایه‌هاى رقیب خود را حس کند و پیامد کارهای‌ آن‌ها را پیش‌بینى کند و اگر لازم باشد، به شیوه‌اى از رخ‌دادن آن پیامدها پیش‌گیرى کند. براى مثال، هنگامى که همسایه‌هاى رقیب به نخل استیلت (Stilt) نزدیک مى شوند همه‌ى گیاه به سادگى جابه‌جا می‌شود. ریزوم برخى گیاهان علفى با رشد کردن به سوى بخش بدون رقیب و یا سرشار از مواد غذایى، جاى زندگى خود را بر می‌گزیند. سس که نوعى گیاه انگل است، طى یک یا دو ساعت پس از نخستین برخوردش با گیاه میزبان، توانایى بهره‌بردارى از آن را می‌سنجد. خلاصه، گیاهان می‌توانند ببینند، بچشند، لمس کنند، بشنوند و ببویند.

در این مقاله که در دو بخش تنظیم شده است، با گوشه‌هایى از رفتارهاى هوشمند گیاهان و سازوکار چگونگى رخ دادن آن‌ها آشنا می‌شویم.

دورى از سایه :

ساقه‌ى در حال رشد می‌تواند با کمک نور قرمز دور، نزدیک‌ترین همسایه‌هاى رقیب خود را حس کند و پیامد کارهای‌ آن‌ها را پیش‌بینى کند و اگر نیاز باشد، به شیوه‌اى از رخ‌دادن آن پیامدها پیش‌گیرى کند. این فرایندها را مولکول‌هایى به نام فیتوکروم میانجی‌‌گرى می‌کنند. فیتوکروم‌ها، گیرنده‌ها و حسگرهاى نور در گیاهان هستند.

هر فیتوکروم از یک بخش دریافت‌کننده‌ى نور و یک بخش دگرگون‌کنند‌ى پیام تشکیل شده است. بخش دریافت‌کننده‌ى نور ساختمان تتراپیرولى دارد و از راه اسید آمینه‌ى سیستئین به بخش دگرگون‌کننده‌ که گونه‌اى پروتئین است، پیوند می‌شود. فیتوکروم در پاسخ به طول موج‌هاى گوناگون نور، به شکل کارا و ناکارا درمی‌آید. شکل ناکارا (Pr) پس از جذب فوتون‌هاى قرمز به شکل کارا (Pfr) در می‌آید. Pfr که فوتون‌هاى قرمز دور (مادون قرمز) را بهتر دریافت می‌کند، در پاسخ به این طول موج‌ها به Pr دگرگونه می‌شود.

ساز و کار فیتوکروم :

در نور خورشید، نسبت نور قرمز به قرمز دور نزدیک 2/1 است. اما در یک جامعه‌‌ى گیاهى این اندازه کاهش می‌یابد، زیرا رنگیزه‌هاى فتوسنتزى، از جمله کلروفیل، نور قرمز را جذب می‌کنند. تغییر در نسبت نور قرمز به مادون قرمز شاخص قابل اطمینانى براى ارزیابى نزدیکى گیاهان رقیب است. در جامعه‌هاى فشرده پرتوهاى قرمز دورى که از برگ‌هاى گیاهان بازتاب می‌یابند یا پراکنده می‌شوند، پیام روشن و منحصر به فردى است که از نزدیکى رقیبان آگاهى می‌دهد. پس از درک نسبت پا یینى از نور قرمز به قرمز دور، گیاهى که از سایه دورى می‌گزنید (گیاه آ فتاب پسند) بر رشد طولى خود می‌افزاید و اگر ترفنندهایش کارگر افتند، جنبه‌هاى دیگر پاسخ دورى از سایه باعث شتاب گرفتن گلدهى و تولید پیش از زمان دانه می‌شوند تا بخت ماندگارى افزایش یابد.

دانشمندان در آزمایشى گروهى از گیاهان را زیر فیلترى پرورش دادند که نسبت نور قرمز به قرمز دور را کاهش می‌داد و بنابراین، پاسخ دورى از سایه را بر مى ‌ انگیخت. این گیاهان نسبت به گیاهانى که زیر نور کامل خورشید می‌روییدند، رشد طولى بیش‌ترى پیدا کردند. البته، اندازه‌ى رشد طولى به اندازه‌ى آفتاب‌پسندى گیاه ارتباط دارد. گیاهان صحرایى نسبت به گیاهانى که به طور معمول در سایه‌ى درختان چنگل می‌رونید، رشد طولى بیش‌ترى پیدا کردند.

فیتوکروم‌ها اغلب فعالیت پروتئین‌کنیازى را از خو د نشان می‌دهند. این مولکول‌ها با پیوند زدن گروه‌هاى فسفات به پروتئین ها، فعالیت آن‌ها را تغییر می‌دهند. بر این اساس، آن‌ها با تغییر فعالیت پروتئین‌هایى که در تنظیم ژن‌ها دخالت دارند، بر فعالیت آن‌ها تاثیر می‌گذارند. ژن‌هاى زیادى در گیاهان شناخته شده‌اند که از راه فیتوکروم در پاسخ به نور تنظیم می‌شوند. البته، فیتوکروم‌ها بخشى از پاسخ‌هاى زیستى را از راه تغییرهایى در تعادل یون‌ها در سلول پدید می‌آورند. به هر حال،

تکامل فیتوکروم‌ها :

توان درک نسبت نور قرمز به قرمز دور، در نهاندانگان رشد چشمگیرى پیدا کرده است. سرخس‌ها و خزنده‌ها به طور معمول با واکنش‌هاى بردبارى به سایه، به انبوهى جامعه گیاهى پاسخ می‌دهند. بازدانگان تا اندازه‌اى واکنش‌هاى دورى از سایه را نشان می‌دهند. شاید تکامل توان شناسایى پیام‌هاى نورى که از گیاهان پیرامون بازتاب می‌یابد، براى پیشرفت نهاندانگان تا وضعیت کنونى که در فرمانروى گیاهان حرف اول را میزنند، سرنو شت‌ساز بوده است. اگر فیتوکروم ها نبودند هنوز هم گیاهان دوران کربونیفر ما را در بر گرفته بودند.

فیتوکروم‌ها در آغاز در نیاکان پروکاریوتى گیاهان امروزى به وجود آمدند. به نظر می‌رسد در آن‌ها به صورت حسگرهاى نور کار می‌کردند. شاید توانایى بی‌نظیر فیتوکروم ‌ ها در دگرگونه شدن به شکل‌هاى کارا و ناکارا در پاسخ به کیفیت نور، در پروکاریوت‌هاى آغازین اهمیت کارکردى زیادى نداشته است، اما این ویژگى طى تکامل گیاهان خشکى، گزینش و اصلاح شده و به صورت حسگر پیچیده‌اى در آمده است که اهمیت آن با اهمیت بینایى در جانوران برابرى مى کند. به عبارت دیگر، شاید بتوان فیتوکروم‌ها را چشم‌هاى گیاهان به شمار آورد.

فرار از سایه :

گیاهان براى دورى از چتر سایه‌انداز همسایگان خود، می‌توانند به کارهاى چشم‌گیرترى دست بزنند. براى مثال، نخل استیلت (Socratea exorthiza) ساقه‌اى دارد که مانند شخصى که عصا زیر بغل دارد، بر ریشه‌هاى عصا مانند گیاه تکیه دارد و اغلب نیز به طور مستقیم با زمین تماس ندارد. نام معمولى این گیاه نیز به همین ویژگى اشاره دارد. (واژه استیلت به معناى پایه و تکیه گاه است.) از این رو، این گیاه استوایى را می‌توان نخل پایه‌دار نامید.

هنگامى که همسایگان نخل پایه‌دار بر میزان نور دریافتى گیاه تاثیر می‌گذارند یا به منبع غذایى آن دست ‌ درازى می‌کنند، نخل فرار را برقرار تریجح می‌دهد و همه‌ى گیاه به جایى جابه‌جا مى شود که بسیار آفتابى است. براى این جابه جایى ریشه هاى تکیه گاهى جدید به سوى جاى آفتابى رشد می‌کنند و ریشه‌هاى طرف سایه‌انداز شده,،آرام‌آرام می‌میرند. در این رفتار گیاه، به خوبى هدف‌دار کار کردن را می‌بینیم.

در جست و جوى غذا :

گیاهان در جست و جوى مواد غذایى مى توانند خاک پیرامون خود را ارزیابى کنند و به جاهایى سر بکشند که بهترین چیزها در آن جا یافت می‌شوند. دانشمندان به تازگى براى گیاهان آزمون‌هاى هوشى را سامان داده‌اند که به کمک آن‌ها می‌توان دریافت گیاهان در کندوکاو پرامون‌شان تا چه اندازه‌اى خردمندانه کار می‌کنند. آنان با کاشتن گیاهان در خاک ناهمگون، یعنى خاکى که قطعه‌هاى آن از نظر کیفیت مواد غذایى با هم تفاوت دارند، هوش گیاهان را می‌سنجد.

پیچک باغى (Glechoma hederace) توجه گیاه‌شناسان را به خود جلب کرده است. این گیاه همان طور که روى زمین مى خزد، در دو بعد رشد مى کند. هر جا که مناسب باشد، از ساقه زیر زمینى آن ریشه‌هایى به سوى زمین و ساقه‌هایى به سوى بالا پدید می‌آیند. وقتى گیاه در خاک مرغوبى قرار گیرد، انشعاب و شاخ و برگ بیش‌ترى تولید مى کند. هم‌چنین، توده‌هایى از ریشه پدید می‌آورد تا با سرعت بیش‌ترى از خاک قطعه‌اى که در آن می‌روید، بهره بردارى کند. اما هنگامى که این گیاه خزنده در قطعه‌ى فقیرترى قرار می‌گیرد، با سرعت بیش‌ترى گسترش خود را به بیرون از آن قطعه‌، پیش می‌برد تا به هر گونه‌اى از آن ‌جا فرار کند. در این حالت، ساقه‌ى زیر زمینى گیاه نازک‌تر است و انعشاب کم‌ترى دارد.

این تغییر در الگوى رشد باعث مى شود، ساقه‌هاى هوایى جدید دورتر از گیاه والد شکل گیرند و در محیط تازه‌اى به جست و جوى مواد غذایى بپردازند. البته، میزان رشد فقط با کیفیت مطلق یک قطعه ارتباط ندارد، بلکه میزان مرغوبیت آن در مقایسه با قطعه‌هاى پیراون نیز براى گیاه مهم است. در واقع، گیاه قطعه‌اى را به عنوان قطعه‌ى مرغوب شناسایى می‌کند که دست کم دو برابر سرشار تر از قطعه‌هاى پیرامون باشد. اما پیش از این پاسخ‌هاى هوشمندانه، گیاه باید بتواند کیفیت قطعه‌اى را که در آن می‌روید بسنجد.

دو پژوهشگر انگلیسى ژنى را در گیاه رشادى (Arabidopsis) کشف کرده‌اند که به ریشه‌ها این توانایى را می‌دهند که براى پیدا کردن قطعه‌هاى سرشار از نیترات و نمک‌هاى آمونیوم، خاک را بچشد. فراورده‌ى این ژن به ریشه‌ها امکان می‌دهد به جاى جست و جوى تصادفى و پر هزینه، به سوى مواد غذایى رشد کنند. این دو پژوهشگر براى شناسایى ژن‌هایى که ممکن است در این کار دخالت داشته باشند، جهش یافته‌هاى گوناگونى از رشادى را پرورش دادند تا سرانجام جهش یافته‌اى را پیدا کردند که نمی‌توانست با توسعه‌ى ریشه‌هاى جانبى از ریشه‌هاى اصلى، به جست و جوى نیترات بپردازد. به این ترتیب آنان ژنى را کشف کردند که براى شناسایى نیترات ضرورى است.

چشایى در گیاهان :

ریشه‌هاى گیاهان می‌توانند رفتارهاى هوشمندانه‌ترى نیز از خود بروز دهند. در دانشگاه تگزاس، استنلى روکس و کولین توماس آنزیمى به نام آپیراز را بر سطح ریشه‌ها کشف کردند که به آن‌ها توانایى می‌دهد در جست و جوى ATP تولید شده از سوى میکروب‌هاى خاک، قطعه‌هاى گوناگون خاک را مزه مزه کنند. آپیراز به صورت پروتئینى متصل به غشا تولید می‌شود که بخش داراى فعالیت کاتالیزورى آن به سوى بیرون سلول است. این آنزیم با فعالیت آبکافتى خود فسفات گاما و بتا را از مولکلول ATP یا ADP جدا مى کند. گیاهان به کمک این آنزیم بخشى از فسفات معدنى لازم براى رشد خود را به دست می‌آورند. این دو پژوهشگر در آزمایشى نشان دادند، گیاهان تراژنى که مقدار زیادى آپیراز تولید می‌کردند، نسبت به گیاهان دیگر، رشد بیش ترى داشتند.

مکنده‌هاى گیاه سس (Cuscuta) نیز براى غارت بهترین گیاه میزبان از حس چشایی بهره می‌گیرند. این گیاه که توان فتوسنتز کردن ندارد، به گرد ساقه‌هاى میزبان مى پیچد و براى به دست آوردن مواد غذایى و آب، ساختارهاى مکنده خود را درون آن‌ها فرو می‌کند. هوش این انگل گیاهى در ارزیابى مقدار انرژى که می‌توان از میزبان به دست آورد و مقدار انرژى که براى بهره بردارى از آن باید صرف شود، به کمک گیاه می‌آید.

از لحظه برخورد انگل با گیاه میزبان تا آغاز گرد آورى مواد غذایى از آن، نزدیک 4 روز است. این زمان براى ارزیابى میزان پربارى میزبان و تصمیم گیرى براى تولید پیچ‌ هاى کم تر یا بیش تر به دور آن، کافى است. پیچ‌هاى بیش‌تر به تولید مکنده‌هاى بیش‌تر و در نتیجه بهره بردارى بیش تر از میزبان می‌انجامند. اما اگر میزبان پربار نباشد تولید پیچ‌هاى بیش‌تر نوعى هدر دادن انرژى به شمار مى ‌آید.

در دهه 1990 کولین کلى نشان داد راهبردهایى که گیاه سس براى جست و جوى بهترین میزبان به کار می‌گیرد، با مدل‌هاى ریاضى که براى توضیح جنبه‌هاى اقتصادى جست و جوى غذا در جانوران ابداع شده بودند، هماهنگى دارند. بنابراین، سس ممکن است زرنگ‌ترین شکارچى پیرامون ما نباشد، اما در جست و جوى شکار به خوبى جانورانى که مى شناسیم، کار مى کند.

لامسه در گیاهان :

گیاهان گوشتخوار از جمله گیاه دیونه (Dionea muscipula) با سرعت شگفت‌آورى به برخورد حشره‌ها با کرک‌هاى حساس روى برگ‌هایشان پاسخ می‌دهند. با واکنش گل قهر (Mimosa pudica) به کوچک‌ترین برخورد آشنا هستید. اما این گیاهان، تنها گیاهانى نیستند که می‌توانند برخورد را درک کنند. آن‌ها نسبت به دیگر گیاهان، فقط لامسه نیرومند‌ترى دارند.
گیاهان معمولى براى پاسخ دادن به کشیدهاى باد به لامسه نیاز دارند. باد می‌تواند بر میزان شاخ و برگ در گیاهان اثر منفى داشته باشد. از این رو، گیاهان می‌کوشند با تقویت بافت‌هاى بخش‌هایى که به نوسان در می‌آیند، در برابر باد پایدارى کنند. البته، هزینه کردن انرژى براى بافت‌ها ممکن است کشاورزان را نگران کند. در یک آزمایش مشاهده شد وقتى گیاه ذرت هر روز به مدت 30 ثانیه تکان داده شود، میزان محصول تا 30 الى 40 درصد کاهش می‌یابد.

پژوهشگران می‌خواهند بدانند چگونه پیام لمس، بافت‌هاى محکم‌ترى تولید می‌کند. بیش‌تر پژوهش‌هاى کنونى روى کلسیم متمرکز شده است. هنگامى که گیاهان به سویى کشیده می‌شوند، یون‌هاى کلسسیم از واکوئل‌ها به درون سیتوزول جریان پیدا می‌کنند. بیرون رفتن این یون‌ها ، که تنها یک دهم ثانیه به درازا مى کشد، به فعال شدن ژن‌هایى می‌انجامد که با تقویت دیواره‌ى سلول ارتباط دارند. تاکنون پنج ژن از این ژن‌هاى لامسه (TCH) شناسایى شده‌اند. یکى از این ژن ها، رمز ساختن پروتئین کالمودولین را در خود دارد که حسگر اصلى کلسیم در گیاهان و جانوران است. در سال 1995 جانت برام چهارمین ژن لامسه (TCH4) را کشف کرد که آنزیمى به نام زیلوگلوکان اندوترانس گیکوزیلاز را رمز می‌دهد. این آنزیم روى دیواره‌ى سلولى گیاهان اثر می‌گذارد و با تغییرهایى که در اجزاى اصلى سازنده‌ى آن‌ها پدید می‌آورد، بر قدرت و استحکام آن‌ها می‌افزاید.

  نویسنده : نازنین ׀ تاریخ : دوشنبه 9 خرداد 1390׀ نظرات


 
CopyRight 2009 , learnsomething.Mihanblog.Com , All Rights Reserved
Powered By Mihanblog | Template By : Kashkul.Com - P30Temp.Co.Cc