لایه محافظ گیاهان خشکی در ماقبل ِ تاریخ

مجموعه: آیا می دانید ؟

زیست شناسان ساز و کاری در خزه ها کشف کرده اند که اهمیت بسزایی در تکامل اکوسیستم ها بر روی خشکی داشته است. محققان دریافتند که این ساز و کار باعث تسهیل در گذار تکاملی گیاهان از آب شیرین به خشکی در خزه ای معروف به Physcomitrella شده است.

خزه ای که درخت را پوشش داده است

خزه ای که درخت را پوشش داده است. یک تیم پژوهشی بین المللی مسیری کشف کرده که با کمک آن، این گیاهان کوچک می توانند نوعی لایه محافظ بیرونی ایجاد کنند.

مسیر بیوشیمیایى کشف شده توسط این تیم بین المللی در ایجاد روپوست خزه نقش دارد. این پوشش های موم مانند از سلول های اپیدرم، لایه بیرونی گیاهان هستند و از هدر رفت جلوگیری بعمل می آورند. زیست شناسان ساز و کاری را کشف کرده اند که گذار تکاملی گیاهان را از آب های شیرین به خشکی تسهیل می بخشد. این گذار در خزه ای به نام Physcomitrella مشاهده شده است. پروفسور رالف رسکى از دانشگاه فرایبورگ آلمان و دکتر دنیل ورک ریشارت از موسسه تحقیقات ملی CNRS و موسسه زیست شناسی مولکولی گیاهان IBMP در استراسبورگ فرانسه مسئولیت رهبری تیم را بر عهده داشتند.

روپوست یا کوتیکل گیاه در حدود ۴۵۰ میلیون سال پیش به وجود آمد، یعنی زمانی که نخستین گیاهان در خزه های ناسازگار خشکی جایی برای رشد و توسعه پیدا کردند. از آنجا که روپوست های مومی نقش محافظ را در برابر هَدر رفت آب بازی می کنند، شرایط را برای گسترش گیاهان در خشکی و تکامل اکوسیستم های پیچیده ما مساعد ساختند. گیاهان دانه ای که بعدها تکامل یافتند، از واکنش های شیمیایی مشابهی برای ایجاد پلی مرهای زیستی سوپرین، کوتین و لیگنین استفاده می کنند. چوبی شدن دیواره های سلولی باعث می شود تا درختان چندین متر ارتفاع داشته باشند. در مقابل، خزه ها فاقد لیگنین بوده و بسیار کوچک اند. این مسئله هنوز نامشخص است که چه مسیر بیوشیمیایى ای به بروز لایه محافظ در سلول های خزه کمک می کند.

اما محققان اکنون دریافته اند که آنزیم CYP98 از دستهٔ سیتوکروم های P450 نقشی حیاتی ایفا می کند: این آنزیم علاوه بر راه اندازی تولید لیگنین در گیاهان، مسئول ایجاد کوتیکل غنی از فنول در خزۀ Physcomitrell نیز می باشد. با خاموش شدن ژن مسئول سنتز این آنزیم، خزه ها بدون کوتیکل رشد پیدا کردند. در نتیجه، این گیاهان خزه دیگر در برابر محیط محافظت نمی شدند و همچنین قادر به ایجاد بافت های پیچیده نبودند؛ لذا رشد و توسعه بیشتر آنها متوقف گردید.

تصویری از خزه ی Physcomitrell

محققان توانستند این نقص ِ ژنتیکی را با دادن کافئیک اسید به گیاهان جبران نمایند. کافئیک اسید بعنوان مؤلفه اصلی سوخت و ساز فنولى خزه شناخته شد. زیست شناسان به این نتیجه رسیدند که کوتیکل (روپوست) خزه قبل از تکامل لیگنین، کوتین و سوپرین تشکیل یافته و شاید از آخرین جد مشترک خزه ها و گیاهان تخم آور، نشأت گرفته باشد؛ در واقع گیاهان ماقبل تاریخی که آب های شیرین را به منظور سکنی گزیدن در خشکی ترک کردند و به پایه گزاران توسعه تمامی اکوسیستم های فعلی تبدیل شدند.

“رسکى” ضمن توضیحاتی گفت: نتایج ما نشان می دهد این رویداد یکی از نخستین ابداعات تکاملی است که به اولین گیاهان کمک کرد تا بیش از ۴۵۰ میلیون سال پیش در خشکی زنده بمانند. این نتایج، راهبردهای زیست فناوری جدیدی را هم برای بررسی و مهندسی زیست پلیمرها در گیاهان عرضه می کنند.

منبع: sciencedaily.com - bigbangpage.com