گیاهان گوشتخوار مغز ندارند؛ پس چگونه حشرات را با دقت بالا به دام می‌اندازند؟

باشگاه خبرنگاران جوان – گیاهانی که نه مغز دارند، نه سیستم عصبی و نه حتی اعصاب، چگونه از واکنشی شبیه رفلکس برخوردار هستند؟ پاسخ به این سؤال در گیاه گوشت‌خوار ونوس مگس‌خوار نهفته است. این گیاه مشهور، حشرات و جانوران کوچک را به دام می‌اندازد و دانشمندان اکنون موفق شده‌اند روش دقیق شکار این گیاه را کشف کنند.

روش شکار ونوس مگس‌خوار چنان شگفت‌انگیز است که حتی پس از ۱۵ سال مطالعه، هنوز باعث هیجان و تعجب می‌شود. برگ‌های تغییر شکل‌یافته‌ی گیاه مانند تله موش سریع بسته می‌شوند، اما دقت فوق‌العاده‌ای دارند؛ این برگ‌ها می‌توانند شکار زنده را از مرده تشخیص دهند، قطره‌ی آب را از حشره تمیز بدهند و حتی طعمه‌ای را که بیش‌از‌حد بزرگ است، پس بزنند.

پرسشی که ذهن پژوهشگران را به خود مشغول کرده، این است که گیاه چگونه این همه توانایی دارد؟ گیاهان فاقد سیستم عصبی و مغز هستند و بنابراین، نمی‌توانند بر اساس رفلکس عمل کنند. فقدان اعصاب، سیستم عصبی یا حتی گانگلیون، باعث شد که دانشمندان به دنبال مکانیزم دیگری برای تحریک تله باشند.

مکانیزم فعال‌شدن تله ساده است. برگ‌های تله تحت فشار هیدرولیکی ثابت قرار دارند و انرژی در آن‌ها ذخیره شده است. هنگامی که تحریک شوند، این انرژی به سرعت آزاد و تله بسته می‌شود. این بخش از فرآیند به خوبی شناخته شده است، اما چه چیزی باعث تحریک اولیه تله می‌شود؟

پاسخ این سؤال در پژوهشی تازه توسط دانشمندان دانشگاه سایتاما در ژاپن، با استفاده از ویرایش ژن مورد بررسی قرار گرفت. تمرکز پژوهش بر تارهای حساس برگ بود که نقش کلیدی در فعال‌شدن تله ایفا می‌کنند. برای به‌کار‌افتادن تله، تارها باید در کمتر از ۲۰ ثانیه و دو بار لمس شوند و شدت لمس نیز باید کافی باشد. لمس ضعیف باعث واکنش تله نمی‌شود.

مطالعات تیم نشان داد که لمس تارهای حساس، بار الکتریکی در گیاه ایجاد می‌کند که از طریق کانال یونی کلسیم DmMSL10 که در پایه‌ی تارها متمرکز است، تولید می‌شود. لمس سبک فقط بار الکتریکی کوچکی ایجاد می‌کند که در سلول باقی مانده و نادیده گرفته می‌شود، اما لمس کافی و تکراری بار الکتریکی بزرگی ایجاد می‌کند که مانند روشن‌کردن یک کلید، اثری زنجیره‌ای به‌وجود می‌آورد و با فعال‌سازی تله، حشره را به دام می‌اندازد.

برای اثبات فرضیه، محققان با استفاده از تکنیک‌های مهندسی ژنتیک، گیاهان ونوس جهش‌یافته‌ای تولید کردند که در آن‌ها ژن مسئول تولید DmMSL10 مختل شده بود. آن‌ها همچنین یک پروتئین نشانگر به نام GCaMP6f به گیاهان اضافه کردند که باعث می‌شود با بروز تکانه‌های الکتریکی، بافت‌های گیاه بدرخشند. سپس، این گیاهان جهش‌یافته را در کنار نمونه‌های عادی در محفظه‌ای پر از مورچه قرار دادند.

هیرکو سودا، استادیار در دانشگاه سایتاما، توضیح می‌دهد: «یافته‌های ما نشان می‌دهد که DmMSL10 یک حسگر مکانیکی کلیدی برای تارهای حساس گیاه است که امکان شناسایی محرک‌های لمسی حتی از تماس‌های بسیار خفیف و سطحی را فراهم می‌کند. بسیاری از پاسخ‌های گیاهی از طریق حس‌کردن مکانیکی (حس لامسه گیاه)، به وجود می‌آیند و ممکن است این مکانیسم‌های مولکولی پایه‌ای نه‌تنها در ونوس مگس‌خوار، بلکه در دیگر گیاهان هم مشترک باشند.»

پژوهش تازه نه تنها پرده از راز یکی از جذاب‌ترین گیاهان جهان برمی‌دارد، بلکه درک ما را از چگونگی تعامل گیاهان با محیط اطرافشان از طریق حس لامسه، عمیق‌تر می‌کند. ونوس مگس‌خوار به ما نشان می‌دهد که برای داشتن واکنش‌های سریع و پیچیده، همیشه نیازی به سیستم عصبی پیشرفته نیست.

مطالعه در نشریه Nature Communications منتشر شده است.

منبع: زومیت