کشف بنیانگذار توسعهی کل اکوسیستم کنونی ما روی زمین
مجله علمی ایلیاد - گروهی بینالمللی از محققین، یک عامل بیوشیمیایی کشف کردهاند که میتواند مسئول توسعهی پوششهای خزهای گیاهان باشد. این پوشش سلولهای پوستهای، لایهی بیرونی گیاهان محسوب میشود و آنها را در مقابل از دست دادن آب محافظت میکند. زیستشناسان دریافتند، این مکانیسم تکامل گیاهان و گذار از رشد در آب تازه در زمین را تسهیل کرده است. رهبری گروه محققین را پروفسور «رالف رسکی» از دانشگاه فرایبورگ آلمان و دکتر «دانیله رسکریچارد» از مرکز ملی علوم و مؤسسهی زیستشناسی مولکولی گیاهان در استراسبورگ فرانسه بر عهده داشتهاند و نتایج یافتههای خود را در مجلهی Nature Communications به چاپ رساندهاند.
پوشش گیاهان بالغ بر ۴۵۰ میلیون سال پیش، در زمانی که اولین گیاهان در زمینهایی که تا آن موقع لمیزرع بودند تشکیل شدند، وجود داشته است. از آنجا که این پوششهای روغنی، گیاهان را در مقابل از دست رفتن آب محافظت میکردهاند، گیاهان قادر به گسترش روی زمین و در نتیجه ساختن اکوسیستم پیچیدهی ما شدهاند. گیاهان دانهای که بعداً به وجود آمدهاند نیز، از واکنشهای شیمیایی مشابهی برای تولید پوستهی چوبی پلیمری، پوستهی کتانی و مومی استفاده کردهاند. چوبی شدن سلولهای پوستهی گیاهان، منجر به تولید چوب شده است و همچنین به درختان اجازه داده است تا بتوانند، چندین متر ارتفاع داشته باشند. در نقطهی مقابل، خزهها حاوی چوب نیستند و بسیار نازک هستند. هنوز مسیر بیوشیمیایی که منجر به تشکیل لایهی محافظ روی سلولهای خزه شده است، ناشناخته باقی مانده است.
محققین دریافتهاند که آنزیم CYP98 از خانوادهی P450 نقشی حیاتی در این زمینه ایفا میکند؛ زمانی که این آنزیم فرآیند تولید چوب را در گیاهان دانهای آغاز میکند، در واقع مسئول تولید پوششی غنی از فنول در فیسکومیترلا است. زمانی که محققین ژن مسئول سنتز آنزیم ذکر شده را غیرفعال کردند، خزهها بدون پوشش رشد کردند. در نتیجه، خزههای تولید شده در مقابل محیط اطراف محافظت شده نبوده و علاوه بر آن قادر به تولید بافتهای پیچیده نیز نبودند، اندامهای در حال توسعه متوقف شدند و توسعهی بیشتر آنها نیز دچار نقصان شد. محققین توانستند این نقصان ژنی را با دادن اسید کافئیک به گیاه، جبران کنند؛ چرا که دریافتند عنصر اصلی متابولیسم فنلی خزه، این اسید است. زیستشناسان نتیجه گرفتهاند که پوشش خزه، تکامل پوشش چوبی، کتان و مومی را مورد حمله قرار داده است و بنابراین ممکن است بتوان گفت این پوشش از آخرین اجداد خزهها و گیاهان دانهای منشعب شده باشد. این اجداد همان گیاهان پیش از تاریخ هستند که آب تازه را رها کرده و روی سنگها سکنی گزیده بودند و بنیانگذار توسعهی کل اکوسیستم کنونی ما روی زمین هستند.
رسکی میگوید: «نتایج تحقیقات ما یکی از اولین نوآوریهایی را که به گیاهان اولیه کمک کرد، تا ۴۵۰ میلیون سال پیش روی زمین زنده بمانند، آشکار کرد. علاوه بر آن، نتایج ما میتواند در زمینهی تکنولوژیهای جدید برای مهندسی زیستی گیاهان و تولید چوب مفید واقع شود.»
رسکریچارد و رسکی اعضای ارشد مؤسسهی مطالعات پیشرفتهی فرایبورگ و مؤسسهی مطالعات پیشرفتهی دانشگاه استراسبورگ بودهاند که این پروژهی آلمانی-فرانسوی را تحت عنوان «METABEVO» تأمین مالی کردهاند. محققین دیگری از دانشگاه استراسبورگ فرانسه، دانشگاه ویکتوریا کانادا و دانشگاه کورنل آمریکا نیز با این پروژه همکاری داشتهاند.
نوشته: University of Freiburg
ترجمه: امید محمدی - مجله علمی ایلیاد