دراسة تحل لغز نبات "لا يموت" يعيش في أقدم صحراء في العالم

[walaa farouk]

يمكن العثور على الأوراق الأطول عمرا في المملكة النباتية فقط في الصحراء القاسية شديدة الجفاف التي تعبر الحدود بين جنوب أنغولا وشمال ناميبيا.

ولا تعد الصحراء، بالطبع، المكان الأكثر ملاءمة لنمو الكائنات الحية، ناهيك عن الخضرة المورقة، ولكن صحراء ناميب، الأقدم في العالم، حيث تتلقى أجزاء منها أقل من 2 بوصة من الأمطار سنويا، هي موطن الجنس النباتي المعروف باسم الفلفيتشية.

وفي اللغة الإفريقانية، يُطلق على النبات اسم tweeblaarkanniedood، وهو ما يعني "ورقتان لا تموتان". وهذه التسمية مناسبة، حيث تنمو الفلفيتشية ورقتان فقط، وتطول بشكل مستمر، في حياة يمكن أن تستمر لآلاف السنين.

ويقول أندرو ليتش، عالم الوراثة النباتية في جامعة كوين ماري بلندن: "يمكن لهذا النبات أن يعيش آلاف السنين، ولا يتوقف عن النمو أبدا. وعندما يتوقف عن النمو، فإنه يموت".

ويُعتقد أن بعض أكبر العينات من هذه النباتات يزيد عمرها عن 3000 عام، مع ورقتين تنموان بشكل مطرد منذ بداية العصر الحديدي، عندما تم اختراع الأبجدية الفينيقية.

وحسب بعض الروايات، فإن أوراق الفلفيتشية (Welwitschia) الليفية، التي تضربها رياح الصحراء الجافة وتغذيها الحيوانات العطشى، تصبح ممزقة وملفوفة بمرور الوقت، ما يمنح فلفيتشية مظهرا شبيها بالأخطبوط.

ومنذ اكتشافها لأول مرة، استحوذت الفلفيتشية على اهتمام علماء الأحياء بما في ذلك تشارلز داروين وعالم النبات فريدريش فلفيتشيا، الذي سمي النبات تيمنا باسمه، ويقال إنه عندما عثر فلفيتشيا على النبات لأول مرة في عام 1859، "لم يكن بإمكانه فعل أي شيء سوى الركوع على الأرض المحترقة والنظر إليها، وكان خائفا خشية أن تثبت اللمسة أن النبات من نسج الخيال".

وفي دراسة نُشرت مؤخرا في مجلة Nature Communications، أبلغ الباحثون عن بعض الأسرار الجينية وراء الشكل الفريد من نوع الفلفيتشية وطول العمر المديد والمرونة العميقة.

ويقول جيم ليبينز ماك، عالم الأحياء النباتية في جامعة جورجيا، والذي لم يشارك في الدراسة، إنه "يمنحنا أساسا لفهم أفضل لكيفية قيام الفلفيتشية بكل الأشياء المجنونة التي تقوم بها".

ويعكس جينوم الفلفيتشية محيط النبات القاحل والفقير بالمغذيات. ويبدو أن تاريخها الجيني يتوافق مع التاريخ البيئي.

ومنذ ما يقارب 86 مليون سنة، بعد خطأ في انقسام الخلايا، تضاعف جينوم نبات فلفيتشيا بالكامل خلال فترة من الجفاف المتزايد والجفاف الطويل في المنطقة، وربما تشكل صحراء ناميب نفسها، كما يقول تاو وان، عالم النبات في Fairy Lake Botanical Garden في شنتشن في الصين، والمؤلف الرئيسي للدراسة، وأضاف أن "الإجهاد الشديد" غالبا ما يرتبط بأحداث تكرار الجينوم.

ويضيف أندرو ليتش أن الجينات المكررة يتم إطلاقها أيضا من وظائفها الأصلية، ومن المحتمل أن تأخذ وظائف جديدة. ومع ذلك، فإن الحصول على المزيد من المواد الجينية له تكلفة، كما يقول وان.

ويشرح وان: "إن النشاط الأساسي للحياة هو استنساخ الحمض النووي، لذلك إذا كان لديك جينوم كبير، فإنه حقا يستهلك الطاقة للحفاظ على الحياة، خاصة في مثل هذه البيئة القاسية".

وما زاد الطين بلة، أن كمية كبيرة من جينوم فلفيتشيا عبارة عن تسلسلات الحمض النووي ذاتية التكرار "غير مهمة" تسمى "الينقولات الرجعية" (retrotransposons).

واكتشف الباحثون "انفجارا" من نشاط الينقولات الرجعية منذ مليون إلى مليوني سنة، ويرجع ذلك على الأرجح إلى زيادة الإجهاد في درجة الحرارة. ولكن لمواجهة هذا، خضع جينوم فلفيتشيا لتغييرات جينية واسعة النطاق أدت إلى إسكات الحمض النووي غير المرغوب فيه من خلال عملية تسمى مثيلة الحمض النووي.

وهذه العملية، جنبا إلى جنب مع القوى الانتقائية الأخرى، قللت بشكل كبير من حجم وتكلفة الصيانة النشطة لمكتبة الفلفيتشية المكررة من الحمض النووي، كما يقول وان، ما يمنحها "جينوما فعالا ومنخفض التكلفة".

ووجدت الدراسة أيضا أن الفلفيتشية لديها تعديلات وراثية أخرى مخبأة في أوراقها.

وينمو متوسط ​​أوراق النبات من رؤوس النبات، أو قمم جذعها وأغصانها. لكن الطرف الأصلي للنمو من فلفيتشيا يموت، وتتدفق الأوراق بدلا من ذلك من منطقة ضعيفة من تشريح النبات تسمى النسيج الأساسي القاعدي، والذي يزود النبات بالخلايا الطازجة، كما يقول وان.

وقد يساعد عدد كبير من النسخ أو النشاط المتزايد لبعض الجينات المشاركة في التمثيل الغذائي الفعال ونمو الخلايا ومرونة الإجهاد في هذه المنطقة على الاستمرار في النمو تحت الضغط البيئي الشديد.

وفي عالم يزداد احترارا ، قد تساعد الدروس الجينية التي يجب أن تقدمها الفلفيتشية للبشر على تربية محاصيل أكثر صلابة وأقل عطشا.

ويقول ليبينز ماك: "عندما نرى أن النبات قادر على العيش في هذه البيئة لفترة طويلة والحفاظ على حمضه النووي وبروتيناته، أشعر حقا أنه يمكننا العثور على تلميحات حول كيفية تحسين الزراعة"