شاهد بالفيديو.. اكتشاف علمي يكشف أن للنباتات أفواه تتحرك بنغمة التنفس

شاهد بالفيديو.. اكتشاف علمي يكشف أن للنباتات أفواه تتحرك بنغمة التنفس

فريق من الباحثين في جامعة كاليفورنيا سان دييغو قد قدموا نظرة مفصلة إلى إحدى الثغرات في نباتاتهم، وهي عبارة عن مسام توجد في جلد الأوراق، والتي تفتح وتغلق بحركة تشبه التنفس.

وأكد جاريد داشوف، المتحدث باسم مؤسسة العلوم الوطنية (NSF) التي قدمت الدعم لهذا البحث، أن القدرة على فهم أن النباتات تستخدم “أفواهها” للتكيف مع التغيرات في المحيط ستمكّن العلماء من تعديل تلك الاستجابات، وبالتالي تحسين متانة المحاصيل تحت تأثير تغير المناخ.

وأشار جوليان شرودر، قائد البحث، إلى أهمية فهم كيفية استجابة النباتات للتغيرات بالنسبة لنموها وكفاءتها في استهلاك المياه، وهو أمر حيوي في ظل ازدياد الجفاف وارتفاع درجات الحرارة.

التوازن بين امتصاص ثاني أكسيد الكربون وفقدان بخار الماء من خلال تلك المسام يمكن أن يتأثر بشكل كبير بفعل المناخ المتغير.

وفي حال عدم قدرة النباتات، وخاصة المحاصيل الزراعية، على إيجاد توازن، قد تصبح هذه النباتات جافة وغير قابلة للإنتاج. أظهرت دراسة ممولة أيضًا من قبل مؤسسة العلوم الوطنية في عام 2021 أن الإنتاج الزراعي العالمي على مدى الستين عامًا الماضية لا يزال أقل بنسبة 21% مما كان يمكن أن يكون عليه بدون تأثير التغيرات المناخية.

وتتواجد الثغور على الجهة السفلية من الأوراق، وتختلف حسب نوع النبات. يُطلق عليها أحيانًا اسم “الخلايا الحامية”، حيث تفتح زوج من الخلايا على جوانب مسام الفم، وتُعرف أيضًا باسم الخلايا الحارسة، حيث تحتفظ بفتحاتها المركزية لاستيعاب ثاني أكسيد الكربون.

قال داشوف في بيان: “تشبه هذه الفتحات بوابات قلعة صغيرة، حيث تفتح الأزواج من الخلايا على جوانب مسام الفم، والمعروفة باسم الخلايا الحارسة، فتفتح مسامها المركزية لاستيعاب ثاني أكسيد الكربون”.

وتشير هذه البروتينات إلى الخلايا للاسترخاء وإغلاق الثغور. وعندما يشعر النبات بزيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون، فإن البروتين الثاني يمنع البروتين الأول من إبقاء الثغور مفتوحة ومغلقة.

وقال شرودر: “إن اكتشاف أن مستشعر ثاني أكسيد الكربون في النباتات يتكون من بروتينين كان مفيدا وربما كان سببا لعدم تحديد الآلية حتى الآن”.

وفي بيئة منخفضة ثاني أكسيد الكربون حيث يحتاج النبات إلى إبقاء الثغور مفتوحة لفترة أطول للحصول على الكمية التي يحتاجها لعملية التمثيل الضوئي، ينشط البروتين المعروف باسم HT1 إنزيما يجبر الخلايا الحامية على الانتفاخ، ما يبقي الفغرة مفتوحة.

وقال داشوف: “ومع ذلك، عندما تكون الثغور مفتوحة، يتعرض الجزء الداخلي من النبات للعناصر وتضيع المياه من النبات في الهواء المحيط، ما قد يؤدي إلى جفاف النبات”.

لذلك، يجب على النباتات موازنة امتصاص ثاني أكسيد الكربون مع فقدان بخار الماء من خلال التحكم في المدة التي تظل فيها الثغور مفتوحة.

وقال ريتشارد سير، مدير برنامج مؤسسة العلوم الوطنية: “إن تحديد كيفية تحكم النباتات في ثغورها في ظل تغيير مستويات ثاني أكسيد الكربون يخلق نوعا مختلفا من الانفتاح – واحد إلى طرق جديدة للبحث وإمكانيات لمواجهة التحديات المجتمعية”.

ومن المعروف أن النباتات تستهلك كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون، ولكن دراسة أجريت في عام 2018 وجدت أنها تستهلك أكثر مما كان يعتقد سابقا.

وفي الدراسة، طور باحثون من مختبر لورانس بيركلي الوطني التابع لوزارة الطاقة نموذجا جديدا لحساب ما تفعله النباتات خلال فترة عدم نشاط التمثيل الضوئي.

ووفقا للفريق، فشلت النماذج السابقة في اعتبار أن النباتات تستمر في التنافس على العناصر الغذائية في التربة حتى في الليل.

ومن خلال دمج هذا، وجد الباحثون أن النباتات يمكن أن تنتج امتصاصا لثاني أكسيد الكربون أكثر مما كان يعتقد سابقا.

A plant breathing through its stoma (Greek for 'mouth'), captured by biologists at the University of California pic.twitter.com/xNWxJO99WH

— Jules Powis 🌻 (@JulesPowis) December 21, 2022

تركيا بالعربي – متابعات