دراسة جديدة ترسم خريطة للجينومات غير العادية في منطقة آسيا والمحيط الهادئ بلانوفورا صِنف، تقدم رؤى جديدة حول تطور النباتات الطفيلية وتكشف عن دور غير تقليدي للبلاستيدات.

عند سفح الأشجار المغطاة بالطحالب في جبال تايوان والبر الرئيسي لليابان، وكذلك داخل الغابات شبه الاستوائية في أوكيناوا، يظهر كائن حي غير عادي من أرضية الغابة. غالبًا ما يتم الخلط بينه وبين الفطر، ولكنه في الواقع نبات مزهر نادر ينتج بعضًا من أصغر الزهور والبذور التي عرفها العلم.

هذا النبات، بلانوفورا، يفتقر إلى الكلوروفيل ولا يستطيع القيام التمثيل الضوئي. كما أنه ليس له جذور حقيقية لسحب الماء أو العناصر الغذائية من التربة. وبدلاً من ذلك، فهو يعيش من خلال التصاق نفسه بجذور أنواع معينة من الأشجار والعيش كليًا كطفيلي. في بعض الأنواع والمجموعات، يحدث إنتاج البذور دون إخصاب، وهي استراتيجية تكاثرية غير شائعة بشكل استثنائي بين النباتات.

الجنس بلانوفورا، سُميت لمظهرها الشبيه بالبلوط (باليونانية: balanos، acorn؛ phoros، Bearing)، وقد أثارت اهتمام العلماء لعقود من الزمن. إن ندرتها واعتمادها على موائل محددة للغاية، والتي يتأثر الكثير منها بشكل متزايد بالنشاط البشري، جعلت من الصعب دراستها بعمق. لكن في الآونة الأخيرة، اكتشف باحثون من معهد أوكيناوا للعلوم والتكنولوجيا (OIST), جامعة كوبيوتعاونت جامعة تايبيه في الدراسة بلانوفورا عبر بيئاتها المحدودة والتي يصعب الوصول إليها.

صورة ماكرو لمجموعة من النباتات الشبيهة بالفطر على أرض الغابة على خلفية مطحونة. هذه هي Balanophora fungosa ssp. fungosa من جنوب جزيرة أوكيناوا. ائتمان: فيليب حسنيكالنتائج التي تم نشرها مؤخرًا في عالم النبات الجديدوتتبع الماضي التطوري للنبات، وتكشف عن الأدوار المدهشة التي تلعبها عضياته الخلوية التي تدعم أسلوب حياته الطفيلي، وتضع أساسًا للدراسات المستقبلية لهذا النوع القديم بشكل غير عادي.

كما تقول المؤلفة الرئيسية للدراسة الدكتورة بيترا سفيتليكوفا، مساعدة العلوم والتكنولوجيا في OIST: “بلانوفورا لقد فقدت الكثير مما يعرّفها على أنها نبات، لكنها احتفظت بما يكفي لتعمل كطفيلي. إنه مثال رائع لكيفية تطور شيء غريب جدًا من سلف بدا وكأنه نبات عادي بأوراق ونظام جذر طبيعي.

تقلص البلاستيدات والجينومات وموائل الجزر

من السمات المشتركة بين النباتات الطفيلية أنها مع زيادة اعتمادها على النبات المضيف، فإن البلاستيدات – وهو مصطلح واسع للعضيات النباتية بما في ذلك البلاستيدات الخضراء في نباتات التمثيل الضوئي – تميل إلى فقدان الجينات، أو حتى تختفي تمامًا. ولكن على الرغم من اعتمادهم الكامل على الأشجار المضيفة لهم لتلبية جميع احتياجاتهم الغذائية، بلانوفورا احتفظت بالبلاستيدات، على الرغم من انخفاضها بشكل كبير.

في النباتات غير الطفيلية، قد يصل ما يصل إلى 200 جين منفصل إلى تشفير بنية البلاستيدات، بينما في بلانوفورا، بقي 20 جينًا فقط. وفي الوقت نفسه، وجد الباحثون أنه يتم استيراد أكثر من 700 بروتين إلى البلاستيدات من السيتوبلازم، مما يشير إلى أنه حتى في هذا الشكل المخفض، بلانوفورا لا تزال البلاستيدات تلعب دورًا حيويًا.

“الذي – التي بلانوفورا لا تزال البلاستيدات تشارك في التخليق الحيوي للعديد من المركبات التي لا علاقة لها بعملية التمثيل الضوئي، وهو ما كان مفاجئًا. ويعني ذلك أن ترتيب وتوقيت اختزال البلاستيدات في النباتات التي لا تقوم بعملية التمثيل الضوئي يشبه حقيقيات النوى الأخرى، مثل الطفيلي المسبب للملاريا، البلازموديوميقول البروفيسور فيليب حسنيك، رئيس وحدة التطور وبيولوجيا الخلية والتكافل في OIST: “التي نشأت من سلف قام بعملية التمثيل الضوئي”.

الأصول القديمة عبر المناظر الطبيعية للجزيرة

عن طريق أخذ العينات عبر مجموعات سكانية متعددة بلانوفوراوتمكن الفريق من بناء شجرة الحياة لجنس النبات وكيفية تنوعه عبر المناطق شبه الاستوائية لجزر شرق آسيا. balanophoraceae، الأسرة التي بلانوفورا ينتمي هذا الجنس إلى إحدى أقدم فصائل النباتات الطفيلية تمامًا، وقد تنوعت في منتصف العصر الطباشيري منذ حوالي 100 مليون سنة – وعلى هذا النحو، فهي واحدة من أولى النباتات البرية التي فقدت عملية التمثيل الضوئي.

هناك سؤال رائع آخر تركته النباتات مفتوحًا وهو تكاثرها، والذي يختلف بشكل كبير من مجتمع إلى آخر. تتطلب بعض الأنواع الإخصاب لتكوين البذور؛ لدى البعض الآخر قدرة إضافية على إنتاج البذور دون إخصاب، وهو ما يسمى بنقص البذور الاختياري، وبعضها يكون عديم البذور بشكل إلزامي، مما يعني أنهم لا يتكاثرون جنسيًا أبدًا.

توضح الدكتورة سفيتليكوفا: “إن فقدان الإمناء الإلزامي نادر للغاية في المملكة النباتية، لأنه يحمل عادةً الكثير من الجوانب السلبية – الافتقار إلى التنوع الجيني، وتراكم الطفرات السيئة، والاعتماد على ظروف محددة، وزيادة خطر الانقراض، وما إلى ذلك”. “من المثير للدهشة أننا وجدنا أن تعدد البذور إلزامي بلانوفورا كانت جميع الأنواع عبارة عن أنواع جزرية، ونتوقع أن يكون هناك أكثر من ذلك بلانوفورا قد تكون الأنواع عبارة عن آغاموبذور اختيارية، أو حتى إلزامية.

أحد الجوانب الإيجابية لاستراتيجية التكاثر هذه هو أنها تسمح للنباتات الأنثوية المنفردة بالانتشار عبر جزر جديدة، واستعمار سريع للمكان المحدد للغاية الذي تزدهر فيه: الشجيرات المظلمة الرطبة، حيث لا يمكن للعديد من النباتات الأخرى البقاء على قيد الحياة.

على الرغم من قدرته على استنساخ نفسه، بلانوفورا من الصعب إرضاءه للغاية في اختيار مضيفه: فالمجموعات الفردية من النبات تتطفل على عدد قليل من أنواع الأشجار. وهذا، للأسف، يجعل هذه الزهور النادرة والفريدة من نوعها عرضة للخطر.

“نحن ممتنون جدًا للمتعاونين معنا الدكتور هوي-جيون سو والدكتور كينجي سوتسوجو، الخبراء في النباتات الطفيلية، لمساعدتهم في أخذ عينات من الدراسات المدروسة. بلانوفورا “الأنواع، والسلطات المحلية في أوكيناوا التي سمحت لنا بدراسة هذه النباتات غير العادية”، تقول الدكتورة سفيتليكوفا. بلانوفورا محمية في أوكيناوا، لكن السكان يواجهون خطر الانقراض عن طريق قطع الأشجار والجمع غير المصرح به. نأمل أن نتعلم قدر المستطاع عن هذا النبات القديم الرائع قبل فوات الأوان. إنه بمثابة تذكير لكيفية استمرار التطور في مفاجأتنا.

المرجع: “يوضح علم النشوء والتطور تطور الحشفة، والاحتفاظ الأيضي في البلاستيدات المختزلة، وأصول منع منع الحمل الإلزامي” بقلم بيترا سفيتليكوفا، وهيوي-جيون سو، وكينجي سوتسوجو، وفيليب هوسنيك، 26 نوفمبر 2025، عالم النبات الجديد.
دوى: 10.1111/nph.70761

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.