چه شد که بعضی از گیاهان گوشت خوار شدند؟

باشگاه خبرنگاران

بروزرسانی 1400/04/12 - 22:02

باشگاه خبرنگاران/ حدود ۷۰ ميليون سال پيش هنگامي که دايناسور‌ها حاکمان اين کره خاکي بودند، يک ناهنجاري ژنتيکي باعث شد تا برخي از گياهان گوشت خوار شوند. مطالعات جديد نشان مي‌دهند ژن‌هايي که در گذشته به بهبود عملکرد ريشه و برگ‌ها کمک مي‌کردند، جهش يافته و باعث شدند تا اين گياهان به گوشت‌خواري روي بياورند و اين فرآيند طي ميليون‌ها سال صورت گرفته است.

در واقع اين جهش ژنتيکي باعث شد بعضي از گياهان غيرگوشت‌خوار، طي ده‌ها ميليون سال به گياهان گوشت خواري تبديل شوند که هر لحظه در انتظار طعمه خود هستند. گوشت‌خوار شدن مزيت‌هاي ديگري نيز براي اين گياهان به همراه داشته است. در واقع گياهان گوشت خوار با شکار و مصرف موجودات غني از مواد مغذي بخش عظيمي از نياز خود را تامين مي‌کنند و اين مورد به آن‌ها امکان داده که حتي در خاک نامساعد هم بتوانند رشد کنند.

گياه ونوس مگس‌خوار (Dionaea muscipula)

براي بررسي چگونگي تکامل گياهان گوشت خوار، تيم بين‌المللي گياه شناسان و زيست شناسان به سرپرستي يورگ شولتر (Jörg Schultz)، دانشيار دانشگاه وربزبورگ آلمان، ژنوم و آناتومي سه گياه گوشت‌خوار را مقايسه کرده‌اند. در حقيقت صد‌ها گونه از گياهان گوشت خوار وجود دارند، اما محققان تصميم گرفتند تا سه گياه حشره‌خوار مرتبط که همه آن‌ها اعضاي خانواده ژاله‌پوشان (Droseraceae) هستند را بررسي کنند. طبق گفته محققان اين سه گياه با حرکت‌هاي خاص خود طعمه را شکار مي‌کنند.

يکي از اين گياهان، گياه آشناي ونوس مگس‌خوار (Dionaea muscipula) است که بومي تالاب‌هاي کارولينا مي‌باشد و آن را حتي در انيميشن‌هاي مختلف هم ديده‌ايم. گياه بعدي گياه چرخ آب (Aldrovanda vesiculosa) است که مي‌توان آن را در تمامي مناطق آبي يافت. اين گياه لاغر اندام زير آب قرار گرفته و به سرعت در اطراف حيوانات دريايي مورد نظرش مي‌پيچد. سومين گياه مورد بررسي، گياه زيبا، اما کشنده قاشق برگي (Drosera spatulata) است که بيشتر در استراليا يافت مي‌شود و قربانيانش را با ماده‌اي شيرين و چسبناک اغوا کرده و به دام مي‌اندازد.

تيم تحقيقاتي پس از تجزيه و تحليل اين گياهان، روندي سه مرحله‌اي را به سمت گوشت‌خوار شدن گياهان کشف کردند. در ابتدا و در حدود ۷۰ ميليون سال پيش يکي از اجداد اوليه غير گوشت‌خوار اين سه گياه تحت يک جهش ژنتيکي نسخه ديگري از کل DNA و ژنوم خود توليد کرد. اين جهش ژنتيکي، ژنوم ريشه و برگ‌ها را تغيير داد و باعث شد تا بتوانند عملکرد‌هاي ديگري را نيز ارائه دهند. برخي از ژن‌هاي برگ براي ايجاد تله توسعه يافتند، در حالي که فرآيند‌هاي تغذيه‌اي و جذب مواد مغذي نيز توسط ژن‌هاي ديگر توسعه يافتند؛ به عبارتي ديگر اين مکانيزم جديد به ريشه‌هايي که به دنبال تغذيه از خاک بودند، ياري مي‌رساندند.

گياه چرخ آب (Aldrovanda vesiculosa)

مرحله دوم در حرکت اين گياهان به سمت گوشت‌خوار شدن هنگامي اتفاق افتاد که گياهان مواد مغذي جديدي از طعمه‌هاي خود دريافت کردند. در آن زمان ديگر برگ‌ها و ريشه‌ها به شکل قديمي خود مورد نياز نبودند و بسياري از ژن‌هايي که درگير مکانيزم گوشت‌خوار شدن گياه نبودند به مرور زمان از بين رفتند. به عنوان مثال امروزه گياه چرخ آبي کوچک در ابتداي رشد خود يک ريشه ابتدايي به دست مي‌آورد، اما اين ريشه طي فرآيند بالغ شدن، ديگر رشد نمي‌کند چرا که برخلاف گذشته گياه ديگر نيازي به آن ندارد. در حقيقت اين ريشه کوچک تنها بقاياي چيزي است که زماني يک سيستم ريشه‌اي کامل بوده است.

دو مطالعه قبلي که توسط گروه‌هاي ديگر دانشمندان در سال ۲۰۱۳ انجام شده بود نيز يافته‌هاي مشابهي را در زمينه ژن‌ها در ساير گياهان گوشت خوار نشان داده است. آن‌ها طي مطالعات مختلف دريافتند که گونه‌اي به نام علف‌انباني آبي (Aquatic Bladderwort) از اجداد خود فاصله گرفته و ژن‌هاي مختلفي را از دست داده است. طبق همين مطالعه، محققان معتقدند که اين گياهان گوشت خوار نيز ممکن است تحت فرآيندي مشابه، برخي ژن‌هاي اوليه خود را از دست داده‌اند.

در مرحله سوم تبديل شدن به گياهان گوشت خوار، گياهان دچار تحولات تکاملي خاصي نسبت به محيط خود شدند. محققان دريافتند که ريشه‌ها و برگ‌ها به صورت تله تکامل يافته‌اند و ژن‌هاي ريشه که زماني براي جستجو و جذب مواد مغذي از خاک مورد استفاده قرار مي‌گرفتند، اکنون به منظور ايجاد آنزيم‌هاي مورد نياز براي هضم و جذب مواد مغذي از طعمه‌ها فعاليت مي‌کنند. همچنين ژن‌هايي که در گذشته به توليد شهد براي جذب حشرات گرده افشان مي‌پرداختند، امروزه با توليد مواد مختلف، سعي دارند تا طعمه‌ها را به سمت گياه جذب کنند.

گياه قاشق برگي (Drosera spatulata)

اصولاً اغلب گياهان داراي برگ و ريشه، زمينه لازم براي گوشت‌خوار شدن را دارند، اما اين استعداد بالقوه تنها در برخي گونه‌ها و در طول ميليون‌ها سال به مرحله تکامل رسيده و امروز شاهد گياهاني گوشت‌خوار هستيم. محققان بر اين باورند که روند سه مرحله‌اي که توسط اين مطالعه جديد بيان شده است، نشان مي‌دهد که چگونه با گذشت زمان گياهان غيرگوشت‌خوار باستاني به ماهرترين شکارچيان سبز کره زمين تبديل شده‌اند.