فیزیولوژی گیاهی

[بهـمن]

فیزیولوژی گیاهی

هوش در گیاهان
گیاهان با حساسیت چشمگیری دست کم ۱۵ متغیر محیطی گوناگون را پیوسته بررسی می*کنند. آن*ها می*توانند این پیام های ورودی را پردازش کنند و با کمک دسته*ای از مولکول*ها و راه*های پیام *رسانی، خود را برای پاسخ درست آماده سازند. بنابراین، توان محاسبه* گری گیاهان بی*مغز شاید به اندازه*ی بسیاری از جانوران با مغزی باشد که می*شناسسیم.

یکی از تفاوت**های آشکار بین ما جانوران و خویشاوندان سبز رنگ دورمان، یعنی گیاهان، میزان جنبش و جابه*جایی ماست. ما پذیرفته*ایم که هوش را از روی کارها بسنجیم، زیرا کارهایی که انجام می*دهیم نشان می*دهند که در مغز ما چه می*گذرد. بنابراین، چون گیاهان خاموش و بی *جنبش به چشم می*آیند و در یک جا ریشه دوانده**اند، زیاد تیز هوش و زرنگ به نظر نمی*رسند. اما گیاهان نیز جنبش دارند و به برانگیزاننده*های پیرامون خود پاسخ می دهند.
گیاهان با حساسیت چشمگیری دست کم ۱۵ متغیر محیطی گوناگون را پیوسته بررسی می*کنند. آن*ها می*توانند این پیام های ورودی را پردازش کنند و با کمک دسته*ای از مولکول*ها و راه*های پیام *رسانی، خود را برای پاسخ درست آماده سازند. بنابراین، توان محاسبه* گری گیاهان بی*مغز شاید به اندازه*ی بسیاری از جانوران با مغزی باشد که می*شناسسیم.
ساقه*ی در حال رشد می*تواند با کمک پرتوهای قرمز دور(مادن قرمز)، نزدیک*ترین همسایه*های رقیب خود را حس کند و پیامد کارهای* آن*ها را پیش*بینی کند و اگر لازم باشد، به شیوه*ای از رخ*دادن آن پیامدها پیش*گیری کند. برای مثال، هنگامی که همسایه*های رقیب به نخل استیلت (Stilt) نزدیک می شوند همه*ی گیاه به سادگی جابه*جا می*شود. ریزوم برخی گیاهان علفی با رشد کردن به سوی بخش بدون رقیب و یا سرشار از مواد غذایی، جای زندگی خود را بر می*گزیند. سس که نوعی گیاه انگل است، طی یک یا دو ساعت پس از نخستین برخوردش با گیاه میزبان، توانایی بهره*برداری از آن را می*سنجد. خلاصه، گیاهان می*توانند ببینند، بچشند، لمس کنند، بشنوند و ببویند.
در این مقاله که در دو بخش تنظیم شده است، با گوشه*هایی از رفتارهای هوشمند گیاهان و سازوکار چگونگی رخ دادن آن*ها آشنا می*شویم.

● دوری از سایه
ساقه*ی در حال رشد می*تواند با کمک نور قرمز دور، نزدیک*ترین همسایه*های رقیب خود را حس کند و پیامد کارهای* آن*ها را پیش*بینی کند و اگر نیاز باشد، به شیوه*ای از رخ*دادن آن پیامدها پیش*گیری کند. این فرایندها را مولکول*هایی به نام فیتوکروم میانجی**گری می*کنند. فیتوکروم*ها، گیرنده*ها و حسگرهای نور در گیاهان هستند.
هر فیتوکروم از یک بخش دریافت*کننده*ی نور و یک بخش دگرگون*کنند*ی پیام تشکیل شده است. بخش دریافت*کننده*ی نور ساختمان تتراپیرولی دارد و از راه اسید آمینه*ی سیستئین به بخش دگرگون*کننده* که گونه*ای پروتئین است، پیوند می*شود. فیتوکروم در پاسخ به طول موج*های گوناگون نور، به شکل کارا و ناکارا درمی*آید. شکل ناکارا (Pr) پس از جذب فوتون*های قرمز به شکل کارا (Pfr) در می*آید. Pfr که فوتون*های قرمز دور (مادون قرمز) را بهتر دریافت می*کند، در پاسخ به این طول موج*ها به Pr دگرگونه می*شود.

● ساز و کار فیتوکروم
در نور خورشید، نسبت نور قرمز به قرمز دور نزدیک ۲/۱ است. اما در یک جامعه**ی گیاهی این اندازه کاهش می*یابد، زیرا رنگیزه*های فتوسنتزی، از جمله کلروفیل، نور قرمز را جذب می*کنند. تغییر در نسبت نور قرمز به مادون قرمز شاخص قابل اطمینانی برای ارزیابی نزدیکی گیاهان رقیب است. در جامعه*های فشرده پرتوهای قرمز دوری که از برگ*های گیاهان بازتاب می*یابند یا پراکنده می*شوند، پیام روشن و منحصر به فردی است که از نزدیکی رقیبان آگاهی می*دهد. پس از درک نسبت پا یینی از نور قرمز به قرمز دور، گیاهی که از سایه دوری می*گزنید (گیاه آ فتاب پسند) بر رشد طولی خود می*افزاید و اگر ترفنندهایش کارگر افتند، جنبه*های دیگر پاسخ دوری از سایه باعث شتاب گرفتن گلدهی و تولید پیش از زمان دانه می*شوند تا بخت ماندگاری افزایش یابد.
دانشمندان در آزمایشی گروهی از گیاهان را زیر *****ی پرورش دادند که نسبت نور قرمز به قرمز دور را کاهش می*داد و بنابراین، پاسخ دوری از سایه را بر می *انگیخت. این گیاهان نسبت به گیاهانی که زیر نور کامل خورشید می*روییدند، رشد طولی بیش*تری پیدا کردند. البته، اندازه*ی رشد طولی به اندازه*ی آفتاب*پسندی گیاه ارتباط دارد. گیاهان صحرایی نسبت به گیاهانی که به طور معمول در سایه*ی درختان چنگل می*رونید، رشد طولی بیش*تری پیدا کردند.
فیتوکروم*ها اغلب فعالیت پروتئین*کنیازی را از خو د نشان می*دهند. این مولکول*ها با پیوند زدن گروه*های فسفات به پروتئین ها، فعالیت آن*ها را تغییر می*دهند. بر این اساس، آن*ها با تغییر فعالیت پروتئین*هایی که در تنظیم ژن*ها دخالت دارند، بر فعالیت آن*ها تاثیر می*گذارند. ژن*های زیادی در گیاهان شناخته شده*اند که از راه فیتوکروم در پاسخ به نور تنظیم می*شوند. البته، فیتوکروم*ها بخشی از پاسخ*های زیستی را از راه تغییرهایی در تعادل یون*ها در سلول پدید می*آورند. به هر حال،

● تکامل فیتوکروم*ها
توان درک نسبت نور قرمز به قرمز دور، در نهاندانگان رشد چشمگیری پیدا کرده است. سرخس*ها و خزنده*ها به طور معمول با واکنش*های بردباری به سایه، به انبوهی جامعه گیاهی پاسخ می*دهند. بازدانگان تا اندازه*ای واکنش*های دوری از سایه را نشان می*دهند. شاید تکامل توان شناسایی پیام*های نوری که از گیاهان پیرامون بازتاب می*یابد، برای پیشرفت نهاندانگان تا وضعیت کنونی که در فرمانروی گیاهان حرف اول را میزنند، سرنو شت*ساز بوده است. اگر فیتوکروم ها نبودند هنوز هم گیاهان دوران کربونیفر ما را در بر گرفته بودند.
فیتوکروم*ها در آغاز در نیاکان پروکاریوتی گیاهان امروزی به وجود آمدند. به نظر می*رسد در آن*ها به صورت حسگرهای نور کار می*کردند. شاید توانایی بی*نظیر فیتوکروم *ها در دگرگونه شدن به شکل*های کارا و ناکارا در پاسخ به کیفیت نور، در پروکاریوت*های آغازین اهمیت کارکردی زیادی نداشته است، اما این ویژگی طی تکامل گیاهان خشکی، گزینش و اصلاح شده و به صورت حسگر پیچیده*ای در آمده است که اهمیت آن با اهمیت بینایی در جانوران برابری می کند. به عبارت دیگر، شاید بتوان فیتوکروم*ها را چشم*های گیاهان به شمار آورد.