النباتات الغريبة التي تتوقف عن عملية التمثيل الضوئي لا تزال تجد طريقة للازدهار

تظهر مجموعة غريبة من النباتات الموجودة تحت الأرض كيف يمكن للحياة أن تزدهر حتى بعد التخلي عن ضوء الشمس والجنس.

ليست كل النباتات خضراء أو تعتمد على التكاثر الجنسي، وهذه الاستثناءات يمكن أن تكشف عن رؤى مدهشة حول ما يعنيه حقًا أن تكون نباتًا. دراسة جديدة شارك فيها باحثون من جامعة كوبي ركزنا على جنس Balanophora لفهم كيفية افتقار النباتات بشكل أفضل التمثيل الضوئي وغالبًا ما تتكاثر لاجنسيًا لتتمكن من التطور والبقاء على قيد الحياة.

يقول كينجي سوتسوجو، عالم النبات بجامعة كوبي: “إن هدفي طويل الأمد هو إعادة التفكير في المعنى الحقيقي لأن تكون نباتًا”. ويتابع: «لسنوات عديدة كنت مفتونًا بالنباتات التي تخلت عن عملية التمثيل الضوئي، وأريد الكشف عن التغييرات التي تحدث في هذه العملية».

وتمثل نباتات Balanophora مثالاً صارخًا على هذا التحول. فهي لا تنتج طعامها من خلال عملية التمثيل الضوئي، بل تستمد العناصر الغذائية مباشرة من جذور النباتات الأخرى. تقضي معظم حياتها تحت الأرض، ولا تظهر إلا خلال موسم الإزهار، وبعضها صِنف حتى أنها تتكاثر لا جنسيًا على وجه الحصر.

“ومع ذلك، على الرغم من وجود دراسات فردية حول التغيرات في جينومات النباتات وبيئتها وتكاثرها، إلا أننا لا نعرف كيفية ارتباطها ببعضها البعض،” يوضح سوتسوجو.

ربط التطور والبلاستيدات والتكاثر

ولمعالجة هذه الفجوة، كان سوتسوجو يهدف إلى جمع ثلاثة خطوط من الأدلة لم يتم دمجها بشكل كامل من قبل فيما يتعلق بالانوفورا. كان هدفه هو توضيح كيفية ارتباط الأنواع المختلفة ببعضها البعض، ودراسة كيفية تغير البلاستيدات الخاصة بها بمرور الوقت (جزء من خلايا النبات الذي يعمل في النباتات الخضراء بمثابة “الألواح الشمسية” للخلية)، وفهم كيف تتوافق استراتيجياتها الإنجابية مع ظروفها البيئية.

ويشير إلى أن البحث طرح تحديات فريدة من نوعها: “هذه النباتات نادرة، وغير مكتملة، وغالبًا ما تقتصر على الغابات شديدة الانحدار والرطبة. ولكن سنوات من الخبرة في دراسة Balanophora سواء في المختبر أو في الدراسات الميدانية، بالإضافة إلى العلاقات طويلة الأمد مع علماء الطبيعة المحليين، جعلت هذا المشروع ممكنًا”.

ولتعزيز التحليل الجيني، تعاون أيضًا مع العلماء في معهد أوكيناوا للعلوم والتكنولوجيا المتخصصين في دراسة الجينومات شديدة الاختزال.

تقلصت الجينومات البلاستيدية مبكرًا لكنها ظلت ضرورية

وقد نشر الفريق الآن النتائج التي توصل إليها في المجلة عالم النبات الجديد. وكشف تحليلهم أن كل الأنواع التي تم فحصها تشترك في جينوم بلاستيد منخفض للغاية (الحمض النووي لا يتم حفظه في نواة الخلية النباتية بل مباشرة في البلاستيد). يبدو أن هذا التخفيض قد حدث في سلف مشترك قبل أن تتنوع المجموعة لاحقًا إلى أنواع منفصلة.

يقول سوتسوجو: “من المثير أن نرى إلى أي مدى يمكن للنبات أن يقلل من الجينوم البلاستيدي، والذي يبدو للوهلة الأولى كما لو أن البلاستيد على وشك الاختفاء. ولكن عند النظر عن كثب وجدنا أن العديد من البروتينات لا تزال تنتقل إلى البلاستيد، مما يدل على أنه على الرغم من أن النبات قد تخلى عن عملية التمثيل الضوئي، إلا أن البلاستيد لا يزال جزءًا حيويًا من عملية التمثيل الغذائي للنبات.”

يوفر التكاثر اللاجنسي ميزة البقاء

على عكس الخسارة المشتركة لعملية التمثيل الضوئي، يبدو أن التكاثر اللاجنسي قد ظهر عدة مرات داخل المجموعة. ويشير الباحثون إلى أن القدرة على تكوين البذور دون إخصاب ربما تكون قد نشأت في وقت مبكر وساعدت في انتشار Balanophora عبر سلاسل الجزر الممتدة من البر الرئيسي لليابان عبر أوكيناوا إلى تايوان.

“على مدى العقد الماضي، قمت بدراسة التلقيح وانتشار البذور في Balanophora حيث تلعب صراصير الإبل والصراصير دورًا غير متوقع، لكنني لاحظت أيضًا أن إنتاج البذور اللاجنسي غالبًا ما يضمن التكاثر عندما يكون الشركاء أو الملقحات نادرين”، يوضح سوتسوجو. بمرور الوقت، ربما أصبحت هذه الإستراتيجية هي الشكل السائد للتكاثر بالنسبة لبعض الأنواع.

نحو فهم أعمق للنباتات الطفيلية

بالنسبة لسوتسوجو، تمثل الدراسة تقدمًا ملموسًا في فهم كيفية استمرار النباتات التي لم تعد تقوم بعملية التمثيل الضوئي في العمل واستمرارها في النظم البيئية الطبيعية.

يقول سوتسوجو: “بالنسبة لشخص قضى ساعات طويلة في مراقبة هذه النباتات في الغابات المظلمة والرطبة، فإن رؤية قصتها تتكشف على المستوى الجينومي أمر مُرضٍ للغاية. هدفي التالي هو ربط هذه النتائج بالقياسات البيوكيميائية لمعرفة ما تنتجه بلاستيدات Balanophora بالفعل وكيف تساعد هذه المنتجات في الحفاظ على نمو النباتات الطفيلية داخل جذور مضيفاتها”.

المرجع: “يوضح علم النشوء والتطور بلانوفورا التطور، 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

تم تمويل هذا البحث من قبل الجمعية اليابانية لتعزيز العلوم (منحة 23K14256)، وبرنامج علوم الحدود البشرية (منحة RGEC29/2024)، والوكالة اليابانية للعلوم والتكنولوجيا (منح JPMJPR21D6، JPMJFR2339) والمجلس الوطني للعلوم والتكنولوجيا، تايوان (منحة 109-2311-B-845-001). وقد تم إجراؤه بالتعاون مع باحثين من معهد أوكيناوا للعلوم والتكنولوجيا وجامعة تايبيه.

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