مختارات :: دراسات حديثة في ذكاء الطبيعة: للنباتات حاسة للسمع وقدرة على التواصل

منذ ثلاثين عاماً، اتّصل التلميذ ايان بالدوين بأستاذه جاك شولتز، عالم أحياء في جامعة «دارتموث» الأميركية، ليخبره بأن أشجار الحور «تتكلّم». أحدثت تلك التجربة العلمية، التي نشرت في تموز 1983 في مجلة «ساينس»، تغيّراً جذريّاً في علم النبات إذ ستتحوّل النباتات من آليات بدائية إلى كائنات معقّدة تمتلك حساسية، وقدرة على ردة الفعل، وصلات اجتماعيّة. فيما بعد، ساهم التطوّر التكنولوجي في دراسة «سلوك» النباتات. فعلى سبيل المثال، سمحت تقنية الاستشراب (الكروماتوغرافي) بتحليل بعض التركيزات ومقارنتها في ظروف مختلفة. وتمكّن العلماء من فبركة نباتات بجينات معدّلة لمعرفة وظيفة بعض الجينات النباتية. وجعلت بعض تقنيات التصوير حركة النباتات مرئية.

لقد تمكّن علماء الأحياء، في الفترة الأخيرة، من إحداث ثورة في النظر إلى عالم النباتات إذ توصلوا إلى نتيجة مفادها "ان النباتات كائنات ذكيّة".

يقول بالدوين، الذي أصبح اليوم مدير مختبر البيئة الكيميائية في ألمانيا، إن التطوّر التقني ساهم بكشف نحو سبعمئة نوع من المستقبلات الحسية عند النباتات منها الكيميائية، والحرارية، والضوئية، والميكانيكية. تلتقط النباتات موجات ضوء لا يستطيع الإنسان كشفها، وتتفاعل النباتات مع لمسات خفيفة وتكشف انحناءات الجذوع والجذور. وتتفوّق النباتات على الإنسان بقدرتها على التقاط الإشارات التي تحمل معلومات عن المحيط. فتعدّل النباتات شكلها، ووتيرة الأيض وتركيبتها الكيميائية وفق العوامل الخارجية مثل الرياح، أشعة الشمس ولدغات الحشرات.

فمن يصدّق بأن النباتات تمتلك حاسة للسمع، وتعرف كيف تتمايل وكيف تتواصل بين بعضها البعض، وتظهر قدرة على التذكّر وعلى المشاركة العائلية؟

يشرح البروفسور في جامعة «فلورنسا» الإيطالية ستفانو مانكوزو، في مجلة «science et vie - عدد آذار 2013» بأن النباتات تظهر سلوكاً اجتماعياً فتميّز بين الأنا والآخر، وبين أعضائها وأعضاء الآخرين، وتختلف شدّة تنافسها مع النباتات الأخرى وفق درجة التشابه أو «القربى». فماذا في هذه الدراسات ايضاً؟.

لغة النباتات

من المعروف بأن النباتات تفرز عناصر متطايرة لجذب الحشرات وتتغيّر تركيبة تلك العناصر وفق الشروط الخارجية. غير أن مفهوم التخاطب بين النباتات يثير جدلاً بين الباحثين. فمن جهة، تعتبر الباحثة في جامعة «ماكماستر» سوزان دودليه بأنه على مرور ثلاثين عاماً لم يتمّ الكشف سوى عن مستقبلين فقط لإشارات كيميائية وهما عنصرا «الإيثيلين» و(Methyl jasmonate). ومن جهة أخرى، يلاحظ الباحث بالدوين أن نبات الدخان البري يقلّص نشاطه الجيني في حال تعديل جينات النباتات المجاورة وإخمادها. يقول بالدوين "إن الدخان البري يسكت عندما يصمت جيرانه. وسيتمكّن العلماء، في العقد المقبل، من معرفة الآلية التي يشمّ بواسطتها النباتات".

الجهاز العصبي عند النباتات

هل تمتلك النباتات جهازاً عصبيّاً؟ يجيب مدير مختبر في جامعة «باريس ديديرو» فرانسوا بوتو بأنه تم الاستدلال على تبادل إشارات كهربائية عند النباتات من دون أن تمتلك النباتات خلايا عصبية أو دماغاً. تشكّل أطراف الجذور، وفق بعض العلماء، الدماغ الخاص للنباتات باعتبار أن الجذور متشابكة، وتلتقط الإشارات بهدف الكشف عن «الأعداء»، وتسجّل نشاطاً كهربائياً، وتبعث إشارات للأوراق والجذوع. فعلى سبيل المثال، تنخفض نسبة التبخّر في الأوراق في حال الجفاف، وتعدّل وتيرة نموّها واتجاهها وفق الظروف الخارجية، وتظهر حساسية للضوء ودرجة الحرارة، والرطوبة، وللإشارات التي تبثها النباتات المجاورة والبكتيريا والفطريات الموجودة في التراب.

في المقابل، اعترض ستة وثلاثون باحثاً من جامعات مختلفة على طرح علم الأعصاب عند النباتات باعتبار أن النشاط الكهربائي عند بعض النباتات بدائي وفوضوي. يقول بالدوين إن المشكلة تكمن في صعوبة برهان النشاط الكهربائي عند النباتات إذ لم يتوصّل أحد إلى وسيلة لتحليل النشاط الكهربائي بدقة.

يفسّر بالدوين مفهوم الذكاء عند النباتات بالقدرة على التنبّه إلى المحيط والتأقلّم معه. في المقابل، تجد دودليه كلمة «ذكاء» فضفاضة إذ على الأرجح يمكن القول بأن ذكاء النباتات يشبه ذكاء الحواسيب.

تشرّع جميع تلك النظريات والتجارب الباب واسعاً أمام اكتشافات علمية في المستقبل عن خصائص النباتات واسرارها. وسوف تشكّل تلك النتائج ركيزة لبلورة آليات جديدة لمكافحة الحشرات والتأقّلم مع المناخ. يذهب مانكوزو أبعد من ذلك إذ يجد في تلك النتائج وسيلة لتطوير قدرة الإنسان على التقاط المؤشّرات في محيطه البيئي.

تعرف الأشجار كيف تتمايل

نجح علماء الفيزياء الحيوية في تتبّع حركة الأشجار على مستوى الخلايا والجزيئات.

فخلافاً لما تراه العين المجرّدة، لا تتوقّف الأشجار عن الحركة بغية التأقلم مع البيئة. أثبت الباحث برونو كلير من جامعة «كيوتو» في اليابان إن المساحة بين خليتين تكبر أو تصغر وفق معدّل الضغط، وأن خلايا الجذع تطول أو تصغر بهدف تقويم وضع الشجرة.

أظهر برونو موليا وفريقه من المعهد الوطني للبحوث الزراعية في مدينة «كليرمون فيران»، قدرة النباتات على تصوّر شكلها. خلص الفريق، بعد مراقبة أحد عشر نوعاً من النباتات، إلى أن الجاذبية لا تكفي وحدها لنموّ النباتات بشكل عمودي. تمتلك النباتات أجهزة استشعار لقياس انحدار الجذع وتقويم الوضع العمودي.

من جهة أخرى، يبثّ الدخان البرّي (Nicotiana attenuata)، وفق بالدوين وفريقه البحثي، مادة (HIPV) لتحريض البق ( Geocoris) على مهاجمة عدوّه اليسروع أو يرقان الفراشة. وفي حال نزع الجينات المرتبطة بمادة (HIPV)، تصبح النبتة أكثر عرضة للطفيليات ما يؤثر على قدرتها على التكاثر. وتوسم النبتة اليسروع برائحة تجذب مهاجميه.

وتنتج نبتة الدخان البري نحو 950 مكوّناً لمواجهة الأعداء من بينها (diterpenes glycosides). وفي حال تمّ حذف الجين المرتبط بتلك المادة، تكتسب اليرقات التي تهاجم النبتة، وزناً.

القدرة على التذكر

"يتذكّر الحور الرجراج لفحة رياح لأكثر من اسبوع". هذا ما توصّل إليه الباحث لودوفيك مارتين من جامعة « كليرمون فيران». ينشط جين معيّن بعد مرور ثلاثين دقيقة على التواء جذع الشجرة، غير أن الجين يصبح غير فعّال في حال تكرار الاعتداء بشكل يومي فتعتاد الشجرة على ذلك الإحساس.

كما من المعروف أن نبتة ميموسا بوديكا تنكمش على ذاتها في حال لمسها وتنثني في حال رفع الوعاء. غير أن مانكوزو أظهر بأن النبتة تتوقف عن الثني في حال رفع الوعاء لمرات عدة. «تتعلّم» النبتة بأن رفع الوعاء ليس أمراً خطراً فلا تنثني وتحفظ النبتة تلك المعلومة لنحو أربعين يوماً.

يفتقر الخيار من نوع (sicyos angulatus) إلى الأنزيمات الضرورية لإنتاج الخشب فيتسلق على نباتات أخرى بواسطة المحلاق (عضو نباتي ذو شكل لولبي). وطوّرت تلك النبتة حاسة اللمس إذ تلتقط المكوّنات الكيميائية التي تفرزها النباتات الأخرى في حال لمسها. من جهة اخرى، بيّن الباحث كونسيولو دو مورايس في جامعة «بنسلفانيا» أن نبتة الحامول (cuscuta) من الباذنجانيات تشمّ فريستها. فبين نبتتيّ القمح والبندورة، تمدّ نبتة الحامول جذعها نحو ساق البندورة وتمصّ العصارة. وفي حال وجود بكتيريا على البندورة، يفضّل الحامول البندورة السليمة ذات الرائحة الزكية.

أشار الباحث يوان سونغ، من مختبر غوانجو في الصين، إلى أن شتلة البندورة تنذر جيرانها في حال إصابتها بداء معين بواسطة إشارة تحملها فطريات الجذور. فتنتج البندورة السليمة أنزيمات دفاعية بينما تتوقّف الشتلة السليمة عن الدفاع عن نفسها في حال غياب الفطريات التي تنقل إشارات الإنذار.

روح المشاركة

تحاول النباتات معرفة هوية جيرانها لذا تميّز إن كان الجار ينتمي إلى النوع ذاته أولاً. استنتجت الباحثة دودليه بأن جذور نبتة النفل تصغر في حال كانت النباتات المجاورة تنتمي إلى النوع ذاته بسبب غياب التنافس على الغذاء. يتسارع نموّ جذور الفريز (fragaria vesca) في حال الالتصاق بجذور نباتات من نوع آخر بينما تتجنّب جذور اللبلاب أي جذور مجاورة.

في أيلول الماضي، نشرت دودليه بحثها في شأن ارتباط النباتات مع الفطريات. وأظهرت النتائج بأن النباتات، طعام الآلهة (ambrosia) على سبيل المثال، تظهر صلات أكثر مع الفطريات في حال وجود نباتات مشابهة محاطة بها ما يدلّ على أن النباتات هي أكثر مشاركة مع النباتات المشابهة منها النباتات الغريبة.

في المقابل، تطرح تلك التجارب تساؤلاً في الآليات التي تسمح للنباتات معرفة بعضها البعض. يفترض الباحثون بأن تلك القدرة ترتكز على الجزيئات الكيميائية التي تفرزها الجذور وليس على عوامل أخرى غير كيميائية، من دون تحديد، حتى اليوم، الجزيئيات المسؤولة عن التمييز بين أنواع النباتات.

الذرة تسمع والصنوبر يحبّ التضامن

لاحظت الباحثة مونيكا غاغليانو من جامعة «استراليا الغربية» بأن جذور حبوب الذرة تتمايل باتجاه مصدر الصوت خصوصاً إن كان تردّد الموجة يتراوح مئتين هرتز. وتفترض غاغليانو بأن حاسة السمع عند النباتات تشكّل وسيلة سريعة للتواصل وأقلّ استهلاكاً للطاقة من انبعاث المواد العضوية، خصوصاً أن بعض الأشجار تصدر أصواتاً.

من جهة اخرى تظهر أشجار الصنوبر، وفق الباحثة الكندية سوزان سيمارد، حسّاً تضامنيّاً بين الأشجار العتيقة والفتية. إذ أثبتت التجارب العلمية بأن أشجار الصنوبر العتيقة تمدّ الأشجار الفتية بالسكر بواسطة فطريات تربط بين جذور الأشجار. توزّع الأشجار القديمة، من خلال شبكة جذور تحت التربة، المغذيات للأشجار الحديثة.

بتصرف/ ملاك مكي/جريدة السفير9نيسان2013