نهالهای جوان صنوبر میتوانند انحنای ساقههای خود را حس کرده و با تغییر محل رشد چوبی که مانند عضله عمل میکند، آنها را صاف کنند.
نهالهای جوان صنوبر میتوانند ساقه خمیده خود را حتی بدون وجود نور یا جاذبه برای راهنمایی، صاف کنند. در آزمایشی که این نشانههای جهتدار را حذف کرد، درختان طی چند هفته انحنای خود را اصلاح کردند و به توانایی خود برای حس کردن شکل بدنشان تکیه نمودند.
پژوهشگران مؤسسه ملی تحقیقات کشاورزی، غذا و محیط زیست فرانسه (INRAE) و دانشگاه کلرمون-اورن، ریشه این تنظیم را در چوب کششی یافتند؛ نوعی تخصصی از چوب که منقبض شده و ساقه را میکشد و تا حدی مانند یک عضله عمل میکند. مطالعه آنها که در مجله New Phytologist منتشر شده است، نشان میدهد که درختان میتوانند محل تولید این چوب را برای اصلاح انحنا تغییر دهند.
فقط رو به بالا رشد کردن کافی نیست
تاکنون تصور میشد که چوب کششی تنها در سمت بالای ساقههای کج تشکیل میشود و آنها را به سمت بالا میکشد. برای مثال، این پدیده را میتوان در پایه درختانی که در شیبهای کوهستانی رشد میکنند، مشاهده کرد. اما ساقهای که به سمت بالا خم میشود ممکن است همچنان دارای انحنا باشد. صاف کردن آن نیازمند واکنش درخت به خودِ انحنا، علاوه بر جهتگیری آن است.
توانایی حس کردن موقعیت اندامهای بدن، حس عمقی (Proprioception) نامیده میشود. این قابلیت که مدتها مختص حیوانات دانسته میشد، در سال ۲۰۱۲ توسط تیمی از پژوهشگران شامل INRAE در گیاهان نیز اثبات شد. آن کار به توضیح نحوه کنترل وضعیت بدنی گیاهان کمک کرد، اما مکانیسم بیولوژیکی که ادراک انحنا را به یک اصلاحیه تبدیل میکند، ناشناخته باقی ماند.
صاف کردن ساقهها با تغییر نقطه کشش
برای بررسی آن مکانیسم، پژوهشگران ابتدا نهالهای جوان صنوبر را به صورت افقی قرار دادند. چوب کششی در سمت بالای ساقههای آنها تشکیل شد و نوک ساقهها را به سمت بالا و حالت عمودی کشید. پس از حدود ده روز، ساقهها به اندازه کافی انحنا پیدا کرده بودند تا تیم بتواند تست کند آیا درختان میتوانند بدون راهنمای معمول محیطی، خود را صاف کنند یا خیر.
پژوهشگران درختان را به دستگاهی مخصوصاً طراحیشده منتقل کردند که دارای سکویی افقی بود که حول محور خودش در داخل کرهای که از تمام جهات روشن شده بود، میچرخید. این چیدمان مانع از آن میشد که درختان از جاذبه یا جهت نور ورودی برای راهنمایی وضعیت بدنی خود استفاده کنند و تنها ادراک آنها از انحنای خود باقی بماند.
در طول هفتههای بعد، ساقهها به تدریج صاف شدند. بررسی چوب تازه تشکیلشده نشان داد که پس از فعال شدن دستگاه، تشکیل چوب کششی در سمتی که قبلاً ساقهها را به بالا کشیده بود، متوقف شده است. در عوض، چوبی که از نظر همه ویژگیها مشابه بود، در سمت مخالف تشکیل شد. این رشد جدید ظاهراً مانند یک عضله مخالف عمل کرد و به تدریج انحنا را از هر ساقه خارج ساخت.
تولید چوب کششی شامل مراحل متوالی متعددی است که در سطح سلولی تنظیم میشوند. یافتهها نشان میدهند که حس عمقی به اداره این فرآیند پیچیده کمک میکند و اجازه میدهد چوب کششی توابع مخالف را ایفا کند، نه صرفاً کشیدن ساقه به سمت بالا.
«فاشدن قابلیتهای شگفتانگیز درختان نیازمند خلاقیت فراوانی است. در این پروژه، ما با گرد هم آوردن پژوهشگرانی از رشتههای مختلف با مهارتها و دیدگاههای مکمل، به این هدف دست یافتیم. این کار نیازمند زمان و پشتکار است، اما این کشفیات بینرشتهای نشان میدهند که تلاش ارزشش را دارد»، به گفته فلیکس هارتمن، مهندس پژوهشگر INRAE.
صاف ماندن بدون وارد کردن فشار به چوب
در شرایط طبیعی، درختان اطلاعات مربوط به شکل خود را با سیگنالهای نور و جاذبه ترکیب میکنند تا وضعیت بدنی مناسبی را کسب یا حفظ نمایند. این هماهنگی به آنها کمک میکند زمانی که طوفانها یا رانش زمین وضعیت آنها را تغییر میدهند، واکنش نشان دهند و در زمینه تغییرات اقلیمی، تابآوری خود را افزایش دهند.
«آنچه ما کشف کردیم، یک حلقه واقعی حسی-حرکتی است که در بخشهای چوبی درختان عمل میکند! هماهنگی ضعیف در فعالسازی متوالی چوب کششی منجر به تنش داخلی بیش از حد میشود که میتواند بر کیفیت چوب تأثیر بگذارد. بنابراین، این یافتهها پژوهشهای کاربردیتر را برای بهبود کیفیت چوب... و دستیابی به درختانی که تا حد امکان صاف و آرام هستند، بازتعریف میکنند، فارغ از آنچه زندگی بر سر راهشان قرار میدهد!» به گفته برونو مولیا، مدیر پژوهش INRAE.
فراتر از جنگلداری، این یافتهها امکانات جدیدی را برای انتخاب گیاهان زراعی بر اساس حس عمقی آنها پیشنهاد میدهند. ترجیح دادن گیاهانی که وضعیت ایستاده خود را حفظ میکنند، میتواند مثلاً به کاهش خوابیدگی در غلات کمک کند؛ حالتی که در آن ساقهها خم یا میافتند.
مرجع: «حس عمقی تشکیل چوب کششی را برای صاف شدن اتوتروپیک و کنترل وضعیت بدنی در درختان هدایت میکند» اثر الکساندر کالوس، فلیکس پی. هارتمن، اریک بادِل، استفان پلوکین، نیکول بروئل-میشاک، ژولین روی، ملانی دکورتی و برونو مولیا، ۲ سپتامبر ۲۰۲۶، New Phytologist.
DOI: 10.1111/nph.71238
این کار توسط مرکز ملی مطالعات فضایی فرانسه (CNES) و مرکز بینالمللی پژوهش در اکوسیستمهای پایدار کشاورزی (IRC-SAE)، بخشی از برنامه I-SITE CAP20-25، حمایت مالی شد.