كيف تتخذ أوراق النباتات المفترسة شكل الفخاخ؟
محمد شعبان
تمتلك بعض النباتات القدرة على التهام الحشرات والديدان وصولا إلى العناكب وبعض الثدييات الصغيرة الحجم. لكن كيف لتلك النباتات المفترسة أن تقوم بهذه المهمة؟ وما دور شكل أوراق النباتات في ذلك؟ وكيف تأخذ الأوراق تلك الأشكال لأداء مهمتها؟
أشكال أوراق النباتات
تمتلك النباتات مجموعة رائعة من أشكال الأوراق بدءًا من الأوراق المسطحة ذات الخطوط البسيطة، وصولا إلى الفخاخ الكأسية الشكل التي تميز النباتات المفترسة.
ولكن كيف يمكن للأنسجة المختلفة خلق هذا التنوع الشكلي الذي نلاحظه في الطبيعة والذي يفضي إلى تكوين أوراق أو زهور في النباتات، وقلب أو أجنحة في الحيوانات؟ وهذا سؤال رئيسي في البيولوجيا التطورية!
أدت دراسة أوراق النباتات إلى فهم الآليات التي تنتج الأوراق المسطحة البسيطة الشكل. لكن السر الذي يجعل بعض الأوراق تأخذ شكلا منحنيا أكثر تعقيدا -كما في حالة النباتات المفترسة آكلة اللحوم- ما زال أمرا غير واضح.
وقد أوضحت الدراسات السابقة التي أجريت على نباتات "الأرابيدوبسيس" من نوع رشاد أذن الفأر (Arabidopsis thaliana) ذوات الأوراق المسطحة، وجود قطبية مميزة لوريقات تلك النباتات.
يمتد هذا المجال القطبي من قاعدة الورقة إلى قمتها، ويعمل بمثابة بوصلة خلوية مدمجة تحمل في طياتها العوامل التي توجه عملية النمو.
تقنيات عدة
في دراسة حديثة نشرتها دورية "بلوس بيولوجي" يوم 10 أكتوبر/تشرين الأول الجاري، استخدم العلماء -بقيادة إنريكو كوين- تقنيات عدة مثل التصوير الثلاثي الأبعاد والتحليل الخلوي النَسيلِي والنمذجة الحاسوبية لفهم الكيفية التي تتكوّن بها فخاخ النباتات المفترسة.
فالنباتات المفترسة آكلة اللحوم لها أوراق كأسية تعد بمثابة فخاخ لاصطياد فرائسها، وهي تنمو في الأماكن القليلة التغذية، ولكي توفر مصدرا غذائيا آخر بجانب البناء الضوئي، تصنع تلك النباتات -مثل نبات حامول الماء- فخاخا تتمكن بها من التقاط الفرائس الحيوانية.
ولاختبار إمكانية وجود مجال قطبي مشابه يمكنه توجيه عملية النمو في الأوراق الشديدة التقوس في النباتات آكلة اللحوم، حلل الباحثون فخاخ الأوراق الكأسية الشكل لنبات حامول الماء "جيبا" المفترس.
ومكنتهم التقنيات المستخدمة من معرفة كيف تنمو فخاخ نبات حامول الماء بداية من شكلها الخلوي الكروي حتى تكوين الفخ الناضج القادر على إيقاع فرائسه.
قطبية الورقة هي السبب
استخدم الفريق البروتينات الفلورية لرصد اتجاهات النمو الخلوية، كما استخدم التصوير الثلاثي الأبعاد لمراحل النمو المختلفة بهدف دراسة كيفية تغير شكل الفخاخ.
وأظهرت النمذجة الحاسوبية المستخدمة أن للنباتات المفترسة مجالا قطبيا مماثلا لنظيره الموجود في أوراق نباتات "الأرابيدوبسيس" المسطحة.
بيد أن هذا المجال يمتد حتى الأطراف المحدبة لأوراق النباتات المفترِسة، الأمر الذي تأكد للفريق بعد تحليل الغدد الرباعية التقسيم التي يستخدمها نبات حامول الماء لامتصاص العناصر الغذائية. كما تأكد وجود ذلك المجال القطبي المفترض باستخدام النمذجة الحاسوبية.
وخلصت الدراسة إلى أن ثمة تعديلا بسيطا في الآلية التي تنتج الورقة المسطحة، يمكنه أيضا إنتاج أوراق أكثر تعقيدا.
يقول كارين لي -وهو أحد المؤلفين الرئيسيين للدراسة- في تصريحه المنقول على موقع "يوريك ألرت" أن "نمو أوراق النبات المعتمد على القطبية يضعنا أمام تفسير موحد إزاء ما نراه من تنوع شكلي لأوراق النباتات المختلفة الموجود في الطبيعة".