أشياء يعرفها المانحون: هل يمكن للأشجار أن تعيش إلى الأبد؟

تكريما لتو باشفيت، سيثير العمود فضول كوربوس الذي يسأل عما إذا كانت الأشجار تتقدم في العمر أم أنها خالدة

السؤال "لماذا تتقدم في السن" يبدو غريبا ولكن في إن شيخوخة الحيوانات وموتها هي نتيجة "قرار" متأصل في الجينات. في الثدييات طويلة العمر (مثلنا على سبيل المثال) يكون عدد الانقسامات التي يمكن أن تمر بها خلايا الجسم محدودًا. تقصر نهايات الكروموسومات التي تسمى التيلوميرات مع كل انقسام للخلية حتى لا يتمكن الكروموسوم المتآكل من المشاركة في انقسام آخر وتموت الخلية. التيلوميراز، الإنزيم الذي يجدد التيلومير نشط في الجنين، لكن التطور اختار إسكاته على وجه التحديد في الثدييات التي تعيش لفترة أطول لتجنب التأثير الجانبي لتراكم تلف الحمض النووي - فيلمه. وفي حيوانات أخرى، مثل القوارض، لا تبلى التيلوميرات، لكن التطور، في قرار قاسٍ بنفس القدر، اختار استثمار كل شيء في معدل استزراع مرتفع وليس في إصلاح الضرر البيئي الذي يلحق بالخلايا، وبالتالي حكم على المخلوق بالموت. حتى الموت أسرع. الموت المخطط ليس غريبًا على النباتات، فتساقط الأوراق ليس موتًا عرضيًا للأوراق، بل انتحارها النشط والمنظم. استجابة للتغيرات في البيئة، يتم تنشيط سلسلة من التفاعلات تبدأ بإيقاف عملية التمثيل الضوئي وتستمر مع تحلل البروتينات والأحماض النووية المرتبطة بالكلوروفيل وتدفق منتجات التحلل عبر أنابيب النسغ إلى النبات. وبالمثل، فإن الجبهة تقوم بتقليم الأجزاء الجذرية غير المفيدة لتحرير الموارد للجذور الشابة.

في سياق التطور، تحتاج النباتات، تمامًا مثل الحيوانات، إلى إيجاد التوازن بين استثمار الموارد في التكاثر أو طول العمر. مثل سمك السلمون الذي مات بعد وضع البيض، اختارت معظم النباتات عدم تمديد حياتها إلى ما بعد لحظة اكتمال عملية التكاثر. هذه النباتات التي تتكاثر مرة واحدة (أحادية الكاربيك) ليست بالضرورة نباتات حولية، قد تعيش نباتات الصبار (التي تنتج منها التكيلا) لنحو 20 عامًا والخيزران حتى 100 عام، ولكنها أيضًا مبرمجة لتزدهر وتنشر البذور وتفسح المجال لنمو النباتات. الجيل القادم.

في فترة السنتين، مثل الورقة الواحدة قبل تساقطها، يتم تنشيط سلسلة من التفاعلات في النبات بأكمله والتي تنتهي على شكل ضباب. هناك عدة أسباب وجيهة لموت الحشائش: من أجل الحفاظ على البرعم، يلزم وجود تركيز عالٍ من البروتين والأحماض النووية في البذور. الموارد محدودة وأفضل استخدام لهذه المواد من الناحية التطورية هو تفكيكها إلى مكوناتها ونقلها من الجذع والجذر والورقة إلى البذور. هناك نباتات مثل أفراد العائلة البقولية تكون بذورها ثقيلة وتسقط بالقرب من الأبوين، فالأفضل أن يموت النبات الأم ويترك تربة عذراء لكي ينبت فيها. مثل الحيوانات، لدى معظم النباتات أيضًا سبب وجيه للموت في الوقت المناسب لنسلها. ويمكن العثور على تعبير شعري لهذه الفكرة في وصف الموت الملائم الذي وعد به أليفاز اليماني لأيوب "وعرفت أن نسلك ونسلك ككثرة عشب الأرض.    تعال مسرعًا إلى قبري كالبدر في وقته" (أي 5).

والآن يا كوربوس وصلنا أخيرًا إلى الأشجار. الشجرة هي نبات قد ينتمي إلى العديد من عائلات النباتات ومعظم الأشجار لها "أقارب" اختاروا أسلوب حياة عشبي. الأشجار ليست مجموعة بيولوجية ذات ماض تطوري مشترك، بل هي خيار استراتيجي اتخذته نباتات من عائلات مختلفة عندما كان عليها الاختيار بين التكاثر السريع وطول العمر. نظرة سريعة على زهور الفراشة في Hortem تكشف على الفور علاقتها العائلية بالبقوليات السنوية. وفي مرحلة ما من التطور، اختار أسلافه استراتيجية مختلفة منحته طول العمر. هناك ظروف بيئية مستقرة حيث توجد ميزة الحجم والنمو عليك أن تعيش لفترة طويلة. فالنبات الطويل يفوز بمنافسة ضوء الشمس، ويبتعد عن الأخطار المحتشدة على الأرض، وينشر حبوب اللقاح والبذور على مسافة طويلة. إن الموارد المستثمرة في النمو إلى ارتفاع بجذع ضخم ونظام جذر من شأنه أن يدعم نباتًا كبيرًا تأتي على حساب تكوين البذور السريع ولكنها تسمح للنبات بإنتاج البذور لسنوات عديدة. عند نقطة القرار بين الاستراتيجيتين: الخشبية والعشبية، فإن حوالي 20% من النباتات (حوالي 80,000 ألف نوع) "اختارت" إطالة عمرها والنمو بشكل أطول، أي أن تصبح أشجارًا. على عكس أقاربها الأدنى، ليس لدى الشجرة أي اهتمام تطوري بالشيخوخة والموت، وفي الواقع هناك رأي واسع النطاق بين علماء النبات هو أن الأشجار لا تتقدم في السن: فهي تهتم بتحطيم وموت الأجزاء غير الضرورية مثل الأوراق أو فروع الجذور غير المفيدة، ولكن تظل الشجرة بأكملها شابة إلى الأبد. ما يجعل المعجزة ممكنة هو قدرة الخلايا النباتية على الخضوع لإعادة الفرز، وبالتالي يمكن استبدال الأجزاء النباتية التالفة بالأنسجة المجاورة. يدرك البستانيون جيدًا هذه الظاهرة ويستخدمونها لإعداد العقل: فالخلايا الموجودة في الفرع الذي تم تقليمه ووضعه في الماء تصبح جذرًا حيًا وفعالاً. طوال حياته، يحتفظ النبات بنسيج غير مصنف (النسيج الإنشائي) وهو معادل وراثيًا للخلايا الجذعية الجنينية والذي يسمح له بنمو أعضاء جديدة عند الضرورة حيثما تكون هناك حاجة إليها. تسمح هذه القدرة للنبات بالتكاثر لا جنسيًا بالإضافة إلى ذلك من خلال البذور. في جزيرة تسمانيا جنوب أستراليا ينمو نبات نادر يسمى لوماتيا تسمانيا، يزهر الأفراد أحيانًا ولكن لم يتم ملاحظة الثمار أو البذور أبدًا. كشفت الأبحاث الجينية أن جميع سكان النباتات هم مستنسخون متطابقون، إذا اعتبرنا جميع الحيوانات المستنسخة كفرد واحد، فلدينا أمامنا نبات يزيد عمره عن 43,000 عام: وهو الأقرب إلى "الخلود" بالنسبة لمخلوق متعدد الخلايا.  

في عام 1963، حدث لقاء مأساوي بين لا نهاية لحياة الأشجار ولا نهاية لغباء الإنسان عندما قطعت أقدم شجرة: شجرة صنوبر عمرها 5000 عام في كاليفورنيا. اليوم، أقدم شجرة هي "متوشالح" التي يبلغ عمرها 4841 سنة (حوالي 4000 سنة أقدم من شجرة متوشالح المذكورة في الكتاب المقدس). في الواقع، متوشالح أقدم من العد البشري للسنوات: عندما تم استخدام تقويم مكون من 365 يومًا في مصر عام 2874 قبل الميلاد، كان متوشالح قد احتفل بالفعل بعيد ميلاده السادس. طول التيلومير، جهاز تنظيم ضربات القلب في حياتنا، في خلايا أشجار الصنوبر التي يبلغ عمرها 2000 و3500 عام هو نفسه الموجود في الأشجار التي يبلغ عمرها 30 عامًا من نفس النوع. كيف يمكننا إذًا تفسير شيخوخة الغابات؟ تنمو الأشجار الأقدم بشكل أبطأ، وتنتج أوراقًا أصغر وتكون أقل كفاءة في تبادل الغازات اللازمة للتنفس والتمثيل الضوئي. يمكن تفسير هذه التغييرات على أنها شيخوخة أو ببساطة كأثر جانبي للارتفاع: كلما ارتفعت الشجرة، كلما كان من الصعب جلب الماء إلى الأعلى، وتعيش الأوراق الموجودة على الفروع الأعلى في ظروف صحراوية. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب الجذع الطويل والفروع السميكة والثقيلة استثمارًا هائلاً في تثبيت البنية والذي يأتي على حساب الأوراق والتكاثر. وللتحقق مما إذا كانت أغصان الأشجار القديمة تعاني بالفعل من مشاكل الشيخوخة، أجرى الباحث ماوريتسيو مينكوتشيني سلسلة طويلة من القطارات. ولذوي التحديات الزراعية سنشرح أن التركيب هو زراعة غصن من شجرة على جذع شجرة أخرى (قنة)، وهكذا على سبيل المثال يزرع البرتقال على قنا: شجرة حمضيات قوية ثمارها غير صالحة للأكل. بهذه الطريقة يمكنك اختبار أداء فرع قديم على الجذع والجذور التي توفر ظروف النمو لشجرة صغيرة. النتائج التي حصل عليها من Ancocin لا لبس فيها: الأشجار لا تتقدم في السن. سيعمل الفرع القديم كفرع صغير في كل شيء طالما أنه ليس مطلوبًا منه دعم البنية المرهقة للشجرة القديمة. تتقدم غابات الصنوبر في KKL-Junk ويتم استبدالها عند عمر 50 عامًا تقريبًا، ولكن في تجارب التجميع، لم تظهر أغصان الصنوبر البالغة من العمر 270 عامًا أي علامات للشيخوخة. إذا عرفنا الشيخوخة بأنها تآكل المادة الوراثية، فإنها تحافظ على الشباب الأبدي. لكن هناك تعريفات أخرى للشيخوخة تشير إلى الكائن الحي بأكمله وبموجبه تتقدم الأشجار في العمر. عندما تتحقق من فرص الوفاة بالنسبة للعمر، يصبح من الواضح أن مطيلات الحياة بين النباتات تزيد من فرصة موت كل نبات بدءًا من عمر 100 عام أو نحو ذلك. مثلما أن فرص احتفال رجل يبلغ من العمر 90 عامًا بعيد ميلاده الحادي والتسعين أقل من فرص احتفال عريس بار ميتزفه بعيد ميلاده الرابع عشر، كذلك فإن فرص وصول شجرة عمرها 91 عام إلى 14 عام مقارنة بـ فرص أن تحتفل شجرة عمرها 300 عام بـ 400 حياة. والسبب في ذلك هو أن الشجرة يجب أن تنمو: يمكننا تحديد عمر الشجرة من خلال عدد الحلقات الموجودة في الجذع لأنه في كل عام يجب على الشجرة أن تنمو شبكة جديدة من الأنابيب على السطح الخارجي للجذع. ومن المقدر للشجرة أن تستمر وتتوسع طوال حياتها. الشجرة التي وصلت إلى الحجم الأمثل لا يمكنها البقاء هناك أو حتى إبطاء معدل نموها.  والمثير للدهشة أن معدل نمو الشجرة (بالقيم المطلقة) يزداد مع تقدم العمر. تحول الأشجار القديمة كمية أكبر من ثاني أكسيد الكربون إلى السليلوز مقارنة بالأشجار الصغيرة لأنها تحتوي على المزيد من الأوراق. هذه النتيجة لها آثار بيئية: فالأشجار القديمة لها مساهمة كبيرة في تثبيت ثاني أكسيد الكربون، وفي بعض الأحيان تثبت الشجرة القديمة كتلة من الكربون تساوي الكتلة الإجمالية لشجرة صغيرة في نفس الغابة. وبالتالي فإن مصير كل شجرة محدد بأن تنمو إلى ما هو أبعد من أبعادها المناسبة وتصبح أكثر عرضة للخطر. في الواقع، فإن أشجار البونساي، التي توقف نموها بشكل مصطنع، تعيش أكثر من نظيراتها في الحقول المفتوحة. إن الحفاظ على أنسجة الخلايا الجنينية واستراتيجية النمو المستمر أعطى الأشجار طول عمر طويل جدًا، ولكن في النهاية يجب أن تموت الأشجار أيضًا بسبب كرامة سنواتها.

بفضل:

 الدكتور. سيرجي موني بوش، د. ماوريتسيو مينكوكيني

هل خطر في ذهنك سؤال مثير للاهتمام أو مثير للاهتمام أو غريب أو وهمي أو مضحك؟ أرسلت إلى ysorek@gmail.com

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• الفطريات قادرة على تحلل الخشب
• بركان وقنبلة ذرية وغصن زيتون
• كل شيء مكتوب في الحلقات على جذوع الأشجار