بیگ بنگ: 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.

به گزارش بیگ بنگ، مسیر بيوشيميايى کشف شده توسط این تیم بین المللی در ایجاد روپوست خزه نقش دارد. این پوشش های موم مانند از سلول های اپيدرم، 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 فرايبورگ آلمان و دکتر دنيل ورک ريشارت از موسسه تحقیقات ملی CNRS و موسسه زیست شناسی مولکولی گیاهان IBMP در استراسبورگ فرانسه مسئولیت رهبری تیم را بر عهده داشتند.

روپوست یا کوتيکل گیاه در حدود 450 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 سوپرين، کوتين و ليگنين استفاده می کنند. چوبی شدن دیواره های سلولی باعث می شود تا درختان چندین متر ارتفاع داشته باشند. در مقابل، خزه ها فاقد ليگنين بوده و بسیار کوچک اند. این مسئله هنوز نامشخص است که چه مسیر بيوشيميايى ای به بروز لایه محافظ در سلول های خزه کمک می کند.

اما محققان اکنون دریافته اند که آنزیم CYP98 از دستهٔ سيتوکروم های P450 نقشی حیاتی ایفا می کند: این آنزیم علاوه بر راه اندازی تولید ليگنين در گیاهان، مسئول ایجاد کوتيکل غنی از فنول در خزۀ Physcomitrell نیز میباشد. با خاموش شدن ژن مسئول سنتز این آنزیم، خزه ها بدون کوتيکل 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.

محققان توانستند این نقص ِ ژنتیکی را با دادن کافئيک اسید به گیاهان جبران نمایند. کافئيک اسید بعنوان مؤلفه اصلی سوخت و ساز فنولى خزه شناخته شد. زیست شناسان به این نتیجه رسیدند که کوتيکل (روپوست) خزه قبل از تکامل ليگنين، کوتين و سوپرين 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 450 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. جزئیات بیشتر این پژوهش در Journal Nature Communications منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencedaily.com