ولكل نبات أعضاء خاصة بأشكال مختلفة؛ لن تشبه الأوراق والأزهار والثمار والبذور الموجودة في نبات ما أوراق نبات آخر، حتى بين صنفين مختلفين من الطماطم.
إحدى الظواهر الرائعة في عالم النبات هو التنوع الهائل الموجود. ولكل نبات أعضاء خاصة بأشكال مختلفة؛ لن تشبه أوراق وأزهار وثمار وبذور نبات ما أوراق نبات آخر. يمكن العثور على التنوع ضمن مجموعة معينة من النباتات، على سبيل المثال الطماطم والبطاطس والفلفل والتبغ تنتمي إلى عائلة الباذنجانيات، أي أنها جميعها أقارب، وجميعها لها أشكال مختلفة من الأوراق والزهور والفواكه والبذور. علاوة على ذلك، من الممكن ملاحظة الاختلافات حتى داخل نفس النوع - فالطماطم من الأنواع المختلفة ستنتج أوراقًا وثمارًا مختلفة. في بعض الحالات، ينتج نفس النبات أوراقًا مختلفة في مراحل مختلفة من التطور؛ هناك نباتات تنتج أوراقًا بسيطة في مرحلة مبكرة من حياتها وعندما تنضج تبدأ في إنتاج أوراق أكثر وأكثر تعقيدًا. البروفيسور نعومي أوري، طالبة الدكتوراه ألون إسرائيلي وشركاء آخرون من معهد علوم النبات في كلية الزراعة الغذائية والبيئية في الجامعة العبرية، يشرحون بالتفصيل في دراسة جديدة كيفية تحقيق المرونة التنموية في النباتات، أي ما الذي يجعلها من الممكن إنشاء العديد من الأشكال والتنوع. وقد نشرت الدراسة مؤخرا في مجلة New Phytologist.
أنشأ الباحثون أوراقًا متحولة من نبات الطماطم عن طريق إحداث تغييرات في الجينات باستخدام تقنية كريسبر، وقاموا بمسح تعبير الطفرة في شكل الأوراق. ووجدوا أن الجينات التي تؤثر على شكل الورقة يمكن تقسيمها إلى مجموعتين رئيسيتين: مجموعة تؤثر على جزء من النمو ومجموعة تؤثر على طريقة التطور. تحتوي المجموعة الأولى على الجينات التي تؤثر على معدل نضج الورقة. كلما كان معدل النضج أسرع، كانت الورقة الناتجة أصغر وأبسط. من ناحية أخرى، كلما كانت الوتيرة أبطأ، كان لدى الورقة الوقت الكافي لتطوير شكل معقد والنمو وستكون الأوراق الناتجة أكثر تعقيدًا وأكبر. الوقت الذي تستغرقه الورقة لتنضج يخلق "نافذة تنموية" للتنوع.
أما المجموعة الثانية فتحتوي على جينات تؤثر على الشكل الفريد للورقة، وذلك من خلال التسبب في نموها في مناطق معينة دون غيرها. وأوضح ألون إسرائيلي: "لقد وجدنا أن هناك عدة مسارات مختلفة تؤثر على النمو وتعمل بالتوازي مع بعضها البعض"، وتابع "بالإضافة إلى ذلك، فإن الجينات التي تؤثر على نمو الورقة تعمل ضمن النافذة التطورية. ولذلك، عندما تكون نافذة النمو قصيرة جدًا، فإن الجينات التي تتحكم في النمو لا يتم التعبير عنها أبدًا. ومن ناحية أخرى، عندما تكون فترة النمو طويلة جدًا، فإنهم يكونون أكثر نشاطًا".
وفي المرحلة التالية من الدراسة، نظر الباحثون في كيفية عمل الجينات من المجموعتين معًا. وقال "وجدنا أنه إذا ألحقنا الضرر بالجينات التي تؤثر على نمو الورقة (من المجموعة الثانية)، حتى لو كانت نافذة النمو طويلة جدا (أي أننا نتوقع الحصول على أوراق معقدة)، فسيتم الحصول على أوراق بسيطة جدا". البروفيسور نعومي أوري. "في الواقع، تقريبًا جميع عمليات النمو التي تؤدي إلى إنشاء أشكال معقدة يتم التحكم فيها من خلال هاتين العمليتين - وقت النمو والنمو. وتشير هذه النتائج إلى أهمية ومساهمة كلتا العمليتين التنمويتين في الشكل النهائي للمصنع وبالتالي في أدائه أيضًا."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
