هوش در گیاهان

[amir.d 1211]

هوش در گیاهان

یکی از تفاوت‌‌های آشکار بین ما جانوران و خویشاوندان سبز رنگ دورمان، یعنی گیاهان، میزان جنبش و جابه‌جایی ماست. ما پذیرفته‌ایم که هوش را از روی کارها بسنجیم، زیرا کارهایی که انجام می‌دهیم نشان می‌دهند که در مغز ما چه می‌گذرد. بنابراین، چون گیاهان خاموش و بی ‌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 برانگیزاننده‌های پیرامون خود پاسخ می دهند.

گیاهان با حساسیت چشمگیری دست کم 15 متغیر محیطی گوناگون را پیوسته بررسی می‌کنند. آن‌ها می‌توانند این پیام های ورودی را پردازش کنند و با کمک دسته‌ای از مولکول‌ها و راه‌های پیام ‌رسانی، خود را برای پاسخ درست آماده سازند. بنابراین، توان محاسبه‌ گری گیاهان بی‌مغز شاید به اندازه‌ی بسیاری از جانوران با مغزی باشد که می‌شناسسیم.

ساقه‌ی در حال رشد می‌تواند با کمک پرتوهای قرمز دور(مادن قرمز)، نزدیک‌ترین همسایه‌های رقیب خود را حس کند و پیامد کارهای‌ آن‌ها را پیش‌بینی کند و اگر لازم باشد، به شیوه‌ای از رخ‌دادن آن پیامدها پیش‌گیری کند. برای مثال، هنگامی که همسایه‌های رقیب به نخل استیلت (Stilt) نزدیک می شوند همه‌ی گیاه به سادگی جابه‌جا می‌شود. ریزوم برخی گیاهان علفی با رشد کردن به سوی بخش بدون رقیب و یا سرشار از مواد غذایی، جای زندگی خود را بر می‌گزیند. سس که نوعی گیاه انگل است، طی یک یا دو ساعت پس از نخستین برخوردش با گیاه میزبان، توانایی بهره‌برداری 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 گوشه‌هایی از رفتارهای هوشمند گیاهان و سازوکار چگونگی رخ دادن آن‌ها آشنا می‌شویم.

 

 

دوری از سایه

 

ساقه‌ی در حال رشد می‌تواند با کمک نور قرمز دور، نزدیک‌ترین همسایه‌های رقیب خود را حس کند و پیامد کارهای‌ آن‌ها را پیش‌بینی کند و اگر نیاز باشد، به شیوه‌ای از رخ‌دادن آن پیامدها پیش‌گیری کند. این فرایندها را مولکول‌هایی به نام فیتوکروم میانجی‌‌گری می‌کنند. فیتوکروم‌ها، گیرنده‌ها و حسگرهای نور در گیاهان هستند.

هر فیتوکروم از یک بخش دریافت‌کننده‌ی نور و یک بخش دگرگون‌کنند‌ی پیام تشکیل شده است. بخش دریافت‌کننده‌ی نور ساختمان تتراپیرولی دارد و از راه اسید آمینه‌ی سیستئین به بخش دگرگون‌کننده‌ که گونه‌ای پروتئین است، پیوند می‌شود. فیتوکروم در پاسخ به طول موج‌های گوناگون نور، به شکل کارا و ناکارا درمی‌آید. شکل ناکارا (Pr) پس از جذب فوتون‌های قرمز به شکل کارا (Pfr) در می‌آید. Pfr که فوتون‌های 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 جامعه‌‌ی گیاهی این اندازه کاهش می‌یابد، زیرا رنگیزه‌های فتوسنتزی، از جمله کلروفیل، نور قرمز را جذب می‌کنند. تغییر در نسبت نور قرمز به مادون قرمز شاخص قابل اطمینانی برای ارزیابی نزدیکی گیاهان رقیب است. در جامعه‌های فشرده پرتوهای قرمز دوری که از برگ‌های گیاهان بازتاب می‌یابند یا پراکنده می‌شوند، پیام روشن و منحصر به فردی است که از نزدیکی رقیبان آگاهی می‌دهد. پس از درک نسبت پا یینی از نور قرمز به قرمز دور، گیاهی که از سایه دوری می‌گزنید (گیاه آ فتاب پسند) بر رشد طولی خود می‌افزاید و اگر ترفنندهایش کارگر افتند، جنبه‌های دیگر پاسخ دوری از سایه باعث شتاب گرفتن گلدهی و تولید پیش از زمان دانه می‌شوند تا بخت ماندگاری افزایش یابد.

دانشمندان در آزمایشی گروهی از گیاهان را زیر فیلتری پرورش دادند که نسبت نور قرمز به قرمز دور را کاهش می‌داد و بنابراین، پاسخ دوری از سایه را بر می ‌انگیخت. این گیاهان نسبت به گیاهانی که زیر نور کامل خورشید می‌روییدند، رشد طولی بیش‌تری پیدا کردند. البته، اندازه‌ی رشد طولی به اندازه‌ی آفتاب‌پسندی گیاه ارتباط دارد. گیاهان صحرایی نسبت به گیاهانی که به طور معمول در سایه‌ی درختان چنگل می‌رونید، رشد طولی بیش‌تری پیدا کردند.

فیتوکروم‌ها اغلب فعالیت پروتئین‌کنیازی را از خو د نشان می‌دهند. این مولکول‌ها با پیوند زدن گروه‌های فسفات به پروتئین ها، فعالیت آن‌ها را تغییر می‌دهند. بر این اساس، آن‌ها با تغییر فعالیت پروتئین‌هایی که در تنظیم ژن‌ها دخالت دارند، بر فعالیت آن‌ها تاثیر می‌گذارند. ژن‌های زیادی در گیاهان شناخته شده‌اند که از راه فیتوکروم در پاسخ به نور تنظیم می‌شوند. البته، فیتوکروم‌ها بخشی از پاسخ‌های زیستی را از راه تغییرهایی در تعادل یون‌ها در سلول پدید می‌آورند. به هر حال، تکامل فیتوکروم‌ها توان درک نسبت نور قرمز به قرمز دور، در نهاندانگان رشد چشمگیری پیدا کرده است. سرخس‌ها و خزنده‌ها به طور معمول با واکنش‌های بردباری به سایه، به انبوهی جامعه گیاهی پاسخ می‌دهند. بازدانگان تا اندازه‌ای واکنش‌های دوری از سایه را نشان می‌دهند. شاید تکامل توان شناسایی پیام‌های نوری که از گیاهان پیرامون بازتاب می‌یابد، برای پیشرفت نهاندانگان تا وضعیت کنونی که در فرمانروی 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 پروکاریوتی گیاهان امروزی به وجود آمدند. به نظر می‌رسد در آن‌ها به صورت حسگرهای نور کار می‌کردند. شاید توانایی بی‌نظیر فیتوکروم ‌ها در دگرگونه شدن به شکل‌های کارا و ناکارا در پاسخ به کیفیت نور، در پروکاریوت‌های آغازین اهمیت کارکردی زیادی نداشته است، اما این ویژگی طی تکامل گیاهان خشکی، گزینش و اصلاح شده و به صورت حسگر پیچیده‌ای در آمده است که اهمیت آن با اهمیت بینایی در جانوران برابری می کند. به عبارت دیگر، شاید بتوان فیتوکروم‌ها را چشم‌های گیاهان به شمار آورد.