گل های آفتابگردان خلاف تصور ما عمل می کنند

به گزارش انجمن پارسیان به نقل از ایسنا و به نقل از نیو اطلس، روشی که یک آفتابگردان جوان هر روز سر زرد روشن خودرا برای دنبال کردن حرکات خورشید در سراسر آسمان می چرخاند، از نظر فعالیت گیاهی بسیار قابل توجه و خارق العاده است.
حالا دانشمندان با شگفتی کشف کرده اند که گل آفتابگردان این کار را بوسیله یک مکانیسم ژنتیکی جدید انجام می دهد که تحقیقات قبلی در مورد چرخش خورشیدی متمایز آفتابگردان را به چالش می کشد.
استیسی هارمر، استاد زیست شناسی گیاهی در دانشگاه کالیفرنیادیویس و نویسنده ارشد این مقاله می گوید: این یک غافلگیری کامل برای ما بود. گیاهان فوتوتروپیسم(نورگرایی) را از خود نشان می دهند که به مفهوم واقعی کلمه به «چرخش به سمت نور» ترجمه می شود. این فرآیند پیچیده مولکولی، بیوشیمیایی و سلولی، رشد گیاه را به سمت محرک نور با طیف آبی تسهیل می کند تا فتوسنتز بسیار مهم را به حداکثر کارایی برساند.
با این وجود، گل آفتابگردان معمولی با نام علمی Helianthus annuus نوع دیگری از فرآیند را نشان میدهد که هلیوتروپیسم(heliotropism) نام دارد و به مفهوم «چرخش به سمت خورشید» است. هلیوتروپیسم مدت ها بود به عنوان یک نوع تخصصی از فوتوتروپیسم تصور می شد. در این فرآیند، گیاهان در طول روز از شرق به غرب متمایل می شوند و مسیر خورشید را دنبال می کنند و می توان آنها را در گل هایی مانند بابونه، گل های شکوه بامدادان و شقایق مشاهده کرد.
با این وجود، زیست شناسان دانشگاه کالیفرنیا دیویس دریافته اند که آفتابگردان در حقیقت مجموعه ای بطورکامل متفاوت از ژن ها را در فرآیند خاص خود یعنی هلیوتروپیسم دارد و مقررات مکانیسم بطورکامل متفاوتی را نشان میدهد که به این گیاه اجازه حرکت می دهد. قبلاً تصور می شد که این رفتار بسیار شبیه به مکانیسم فوتوتروپیسم مبتنی بر فتوتروپین است.
هارمر می گوید: به نظر می رسید که ما مسیر فوتوتروپین را رد کرده بودیم، اما توضیح روشنی پیدا نکرده بودیم.
در این مطالعه، هارمر به همراه کریستوفر بروکس و هاگاتوپ آتامیان به بررسی این مساله پرداختند که چه ژن هایی در گل آفتابگردان در محیط های بسته، زمانی که در آزمایشگاه رشد می کنند، روشن می شوند و کدام ژن ها به طور طبیعی در نور خورشیدی در فضای باز رونویسی می شوند.
آنها دریافتند که این گیاهان در خانه، مستقیماً به سمت نور رشد می کنند و ژن های در ارتباط با فتوتروپین ها، پروتئین کینازهای گیرنده نور آبی را فعال می کنند که فوتوتروپیسم را تسهیل می کند. اما زمانی که گل آفتابگردان در فضای باز رشد کرد، الگوی بطورکامل متفاوتی از بیان ژن را نشان داد و بدون تفاوت در فتوتروپین ها در دو طرف ساقه ها بود. قابل ذکر است که در گیاهان، این تفاوت عموماً حرکت ساقه را به سمت محرک های نوری هدایت می کند.
پژوهشگران در این مقاله خاطرنشان کردند: تفاوت بین بیان ژن در گیاهان هلیوتروپی در نور طبیعی و گیاهان فوتوتروپی در نور آبی ما را به این امر سوق می دهد که گیرنده های نوری مختلف در حرکات هلیوتروپی در آفتابگردان نقش دارند.
پژوهشگران همچنین نور آبی، فرابنفش، قرمز و فراسرخ را به طور جداگانه مسدود کردند و دیدند که مانعی برای هلیوتروپیسم طبیعی نمی گردد. همین نشان میدهد فرآیند سلام به خورشید توسط آفتابگردان، مسیر پیچیده ای است که شامل ترکیبی از طول موج های نور است.
جالب اینجاست که وقتی گل های آفتابگردان از داخل به بیرون منتقل شدند، بلا فاصله شروع به ردیابی خورشید در همان روز اول کردند. با این کار، مقدار فوق العاده ای از بیان ژن در سمت سایه دار ساقه به وجود آمد که پس از اولین روز از بین رفت و به پژوهشگران نشان داد که آفتابگردان در حال تغییر سیم کشی های خود است تا به سرعت با منبع نور جدید خود و مسیرهای مولکولی مختلف مورد نیاز سازگار شود.
این مساله همچنین نشان میدهد که مطالعات مبتنی بر آزمایشگاه ممکنست تنها یک تصویر از کل ماجرا را عرضه کنند.
هارمر در این رابطه می گوید: چیزهایی که در یک محیط کنترل شده مانند اتاق رشد تعریف می کنید، ممکنست در دنیای واقعی کارساز نباشند.
در صورتیکه این گروه تحقیقاتی هنوز ژن های دخیل در هلیوتروپیسم ویژه آفتابگردان را شناسایی نکرده است، با بررسی تنظیم پروتئین در این گیاهان روی آن کار خواهند کرد.
این پژوهش در مجله PLOS Biology منتشر شده است.