up
Search      menu
گیاه شناسی :: مقاله هوش در گياهان PDF
QR code - هوش در گياهان

هوش در گياهان

يکي از تفاوت هاي آشکار بين ما جانوران و خويشاوندان سبز رنگ دورمان، يعني گياهان، ميزان جنبش و جابه جايي ماست. ما پذيرفته ايم که هوش را از روي کارها بسنجيم، زيرا کارهايي که انجام مي دهيم نشان مي دهند که در مغز ما چه مي گذرد. بنابراين، چون گياهان خاموش و بي جنبش به چشم مي آيند و در يک جا ريشه دوانده اند، زياد تيز هوش و زرنگ به نظر نمي رسند. اما گياهان نيز جنبش دارند و به برانگيزاننده هاي پيرامون خود پاسخ مي دهند.
گياهان با حساسيت چشمگيري دست کم ۱۵ متغير محيطي گوناگون را پيوسته بررسي مي کنند. آن ها مي توانند اين پيام هاي ورودي را پردازش کنند و با کمک دسته اي از مولکول ها و راه هاي پيام رساني، خود را براي پاسخ درست آماده سازند. بنابراين، توان محاسبه گري گياهان بي مغز شايد به اندازه ي بسياري از جانوران با مغزي باشد که مي شناسسيم.
ساقه ي در حال رشد مي تواند با کمک پرتوهاي قرمز دور(مادن قرمز)، نزديک ترين همسايه هاي رقيب خود را حس کند و پيامد کارهاي آن ها را پيش بيني کند و اگر لازم باشد، به شيوه اي از رخ دادن آن پيامدها پيش گيري کند. براي مثال، هنگامي که همسايه هاي رقيب به نخل استيلت (Stilt) نزديک مي شوند همه ي گياه به سادگي جابه جا مي شود. ريزوم برخي گياهان علفي با رشد کردن به سوي بخش بدون رقيب و يا سرشار از مواد غذايي، جاي زندگي خود را بر مي گزيند. سس که نوعي گياه انگل است، طي يک يا دو ساعت پس از نخستين برخوردش با گياه ميزبان، توانايي بهره برداري از آن را مي سنجد. خلاصه، گياهان مي توانند ببينند، بچشند، لمس کنند، بشنوند و ببويند.
در اين مقاله که در دو بخش تنظيم شده است، با گوشه هايي از رفتارهاي هوشمند گياهان و سازوکار چگونگي رخ دادن آن ها آشنا مي شويم.
● دوري از سايه
ساقه ي در حال رشد مي تواند با کمک نور قرمز دور، نزديک ترين همسايه هاي رقيب خود را حس کند و پيامد کارهاي آن ها را پيش بيني کند و اگر نياز باشد، به شيوه اي از رخ دادن آن پيامدها پيش گيري کند. اين فرايندها را مولکول هايي به نام فيتوکروم ميانجي گري مي کنند. فيتوکروم ها، گيرنده ها و حسگرهاي نور در گياهان هستند.
هر فيتوکروم از يک بخش دريافت کننده ي نور و يک بخش دگرگون کنند ي پيام تشکيل شده است. بخش دريافت کننده ي نور ساختمان تتراپيرولي دارد و از راه اسيد آمينه ي سيستئين به بخش دگرگون کننده که گونه اي پروتئين است، پيوند مي شود. فيتوکروم در پاسخ به طول موج هاي گوناگون نور، به شکل کارا و ناکارا درمي آيد. شکل ناکارا (Pr) پس از جذب فوتون هاي قرمز به شکل کارا (Pfr) در مي آيد. Pfr که فوتون هاي قرمز دور (مادون قرمز) را بهتر دريافت مي کند، در پاسخ به اين طول موج ها به Pr دگرگونه مي شود.
● ساز و کار فيتوکروم
در نور خورشيد، نسبت نور قرمز به قرمز دور نزديک ۲ ۱ است. اما در يک جامعه ي گياهي اين اندازه کاهش مي يابد، زيرا رنگيزه هاي فتوسنتزي، از جمله کلروفيل، نور قرمز را جذب مي کنند. تغيير در نسبت نور قرمز به مادون قرمز شاخص قابل اطميناني براي ارزيابي نزديکي گياهان رقيب است. در جامعه هاي فشرده پرتوهاي قرمز دوري که از برگ هاي گياهان بازتاب مي يابند يا پراکنده مي شوند، پيام روشن و منحصر به فردي است که از نزديکي رقيبان آگاهي مي دهد. پس از درک نسبت پا ييني از نور قرمز به قرمز دور، گياهي که از سايه دوري مي گزنيد (گياه آ فتاب پسند) بر رشد طولي خود مي افزايد و اگر ترفنندهايش کارگر افتند، جنبه هاي ديگر پاسخ دوري از سايه باعث شتاب گرفتن گلدهي و توليد پيش از زمان دانه مي شوند تا بخت ماندگاري افزايش يابد.
دانشمندان در آزمايشي گروهي از گياهان را زير فيلتري پرورش دادند که نسبت نور قرمز به قرمز دور را کاهش مي داد و بنابراين، پاسخ دوري از سايه را بر مي انگيخت. اين گياهان نسبت به گياهاني که زير نور کامل خورشيد مي روييدند، رشد طولي بيش تري پيدا کردند. البته، اندازه ي رشد طولي به اندازه ي آفتاب پسندي گياه ارتباط دارد. گياهان صحرايي نسبت به گياهاني که به طور معمول در سايه ي درختان چنگل مي رونيد، رشد طولي بيش تري پيدا کردند.
فيتوکروم ها اغلب فعاليت پروتئين کنيازي را از خو د نشان مي دهند. اين مولکول ها با پيوند زدن گروه هاي فسفات به پروتئين ها، فعاليت آن ها را تغيير مي دهند. بر اين اساس، آن ها با تغيير فعاليت پروتئين هايي که در تنظيم ژن ها دخالت دارند، بر فعاليت آن ها تاثير مي گذارند. ژن هاي زيادي در گياهان شناخته شده اند که از راه فيتوکروم در پاسخ به نور تنظيم مي شوند. البته، فيتوکروم ها بخشي از پاسخ هاي زيستي را از راه تغييرهايي در تعادل يون ها در سلول پديد مي آورند. به هر حال،
● تکامل فيتوکروم ها
توان درک نسبت نور قرمز به قرمز دور، در نهاندانگان رشد چشمگيري پيدا کرده است. سرخس ها و خزنده ها به طور معمول با واکنش هاي بردباري به سايه، به انبوهي جامعه گياهي پاسخ مي دهند. بازدانگان تا اندازه اي واکنش هاي دوري از سايه را نشان مي دهند. شايد تکامل توان شناسايي پيام هاي نوري که از گياهان پيرامون بازتاب مي يابد، براي پيشرفت نهاندانگان تا وضعيت کنوني که در فرمانروي گياهان حرف اول را ميزنند، سرنو شت ساز بوده است. اگر فيتوکروم ها نبودند هنوز هم گياهان دوران کربونيفر ما را در بر گرفته بودند.
فيتوکروم ها در آغاز در نياکان پروکاريوتي گياهان امروزي به وجود آمدند. به نظر مي رسد در آن ها به صورت حسگرهاي نور کار مي کردند. شايد توانايي بي نظير فيتوکروم ها در دگرگونه شدن به شکل هاي کارا و ناکارا در پاسخ به کيفيت نور، در پروکاريوت هاي آغازين اهميت کارکردي زيادي نداشته است، اما اين ويژگي طي تکامل گياهان خشکي، گزينش و اصلاح شده و به صورت حسگر پيچيده اي در آمده است که اهميت آن با اهميت بينايي در جانوران برابري مي کند. به عبارت ديگر، شايد بتوان فيتوکروم ها را چشم هاي گياهان به شمار آورد.
● فرار از سايه
گياهان براي دوري از چتر سايه انداز همسايگان خود، مي توانند به کارهاي چشم گيرتري دست بزنند. براي مثال، نخل استيلت (Socratea exorthiza) ساقه اي دارد که مانند شخصي که عصا زير بغل دارد، بر ريشه هاي عصا مانند گياه تکيه دارد و اغلب نيز به طور مستقيم با زمين تماس ندارد. نام معمولي اين گياه نيز به همين ويژگي اشاره دارد. (واژه استيلت به معناي پايه و تکيه گاه است.) از اين رو، اين گياه استوايي را مي توان نخل پايه دار ناميد.
هنگامي که همسايگان نخل پايه دار بر ميزان نور دريافتي گياه تاثير مي گذارند يا به منبع غذايي آن دست درازي مي کنند، نخل فرار را برقرار تريجح مي دهد و همه ي گياه به جايي جابه جا مي شود که بسيار آفتابي است. براي اين جابه جايي ريشه هاي تکيه گاهي جديد به سوي جاي آفتابي رشد مي کنند و ريشه هاي طرف سايه انداز شده,،آرام آرام مي ميرند. در اين رفتار گياه، به خوبي هدف دار کار کردن را مي بينيم.
● در جست و جوي غذا
گياهان در جست و جوي مواد غذايي مي توانند خاک پيرامون خود را ارزيابي کنند و به جاهايي سر بکشند که بهترين چيزها در آن جا يافت مي شوند. دانشمندان به تازگي براي گياهان آزمون هاي هوشي را سامان داده اند که به کمک آن ها مي توان دريافت گياهان در کندوکاو پرامون شان تا چه اندازه اي خردمندانه کار مي کنند. آنان با کاشتن گياهان در خاک ناهمگون، يعني خاکي که قطعه هاي آن از نظر کيفيت مواد غذايي با هم تفاوت دارند، هوش گياهان را مي سنجد.
پيچک باغي (Glechoma hederace) توجه گياه شناسان را به خود جلب کرده است. اين گياه همان طور که روي زمين مي خزد، در دو بعد رشد مي کند. هر جا که مناسب باشد، از ساقه زير زميني آن ريشه هايي به سوي زمين و ساقه هايي به سوي بالا پديد مي آيند. وقتي گياه در خاک مرغوبي قرار گيرد، انشعاب و شاخ و برگ بيش تري توليد مي کند. هم چنين، توده هايي از ريشه پديد مي آورد تا با سرعت بيش تري از خاک قطعه اي که در آن مي رويد، بهره برداري کند. اما هنگامي که اين گياه خزنده در قطعه ي فقيرتري قرار مي گيرد، با سرعت بيش تري گسترش خود را به بيرون از آن قطعه ، پيش مي برد تا به هر گونه اي از آن جا فرار کند. در اين حالت، ساقه ي زير زميني گياه نازک تر است و انعشاب کم تري دارد.
اين تغيير در الگوي رشد باعث مي شود، ساقه هاي هوايي جديد دورتر از گياه والد شکل گيرند و در محيط تازه اي به جست و جوي مواد غذايي بپردازند. البته، ميزان رشد فقط با کيفيت مطلق يک قطعه ارتباط ندارد، بلکه ميزان مرغوبيت آن در مقايسه با قطعه هاي پيراون نيز براي گياه مهم است. در واقع، گياه قطعه اي را به عنوان قطعه ي مرغوب شناسايي مي کند که دست کم دو برابر سرشار تر از قطعه هاي پيرامون باشد. اما پيش از اين پاسخ هاي هوشمندانه، گياه بايد بتواند کيفيت قطعه اي را که در آن مي رويد بسنجد.
دو پژوهشگر انگليسي ژني را در گياه رشادي (Arabidopsis) کشف کرده اند که به ريشه ها اين توانايي را مي دهند که براي پيدا کردن قطعه هاي سرشار از نيترات و نمک هاي آمونيوم، خاک را بچشد. فراورده ي اين ژن به ريشه ها امکان مي دهد به جاي جست و جوي تصادفي و پر هزينه، به سوي مواد غذايي رشد کنند. اين دو پژوهشگر براي شناسايي ژن هايي که ممکن است در اين کار دخالت داشته باشند، جهش يافته هاي گوناگوني از رشادي را پرورش دادند تا سرانجام جهش يافته اي را پيدا کردند که نمي توانست با توسعه ي ريشه هاي جانبي از ريشه هاي اصلي، به جست و جوي نيترات بپردازد. به اين ترتيب آنان ژني را کشف کردند که براي شناسايي نيترات ضروري است.
● چشايي در گياهان
ريشه هاي گياهان مي توانند رفتارهاي هوشمندانه تري نيز از خود بروز دهند. در دانشگاه تگزاس، استنلي روکس و کولين توماس آنزيمي به نام آپيراز را بر سطح ريشه ها کشف کردند که به آن ها توانايي مي دهد در جست و جوي ATP توليد شده از سوي ميکروب هاي خاک، قطعه هاي گوناگون خاک را مزه مزه کنند. آپيراز به صورت پروتئيني متصل به غشا توليد مي شود که بخش داراي فعاليت کاتاليزوري آن به سوي بيرون سلول است. اين آنزيم با فعاليت آبکافتي خود فسفات گاما و بتا را از مولکلول ATP يا ADP جدا مي کند. گياهان به کمک اين آنزيم بخشي از فسفات معدني لازم براي رشد خود را به دست مي آورند. اين دو پژوهشگر در آزمايشي نشان دادند، گياهان تراژني که مقدار زيادي آپيراز توليد مي کردند، نسبت به گياهان ديگر، رشد بيش تري داشتند.
مکنده هاي گياه سس (Cuscuta) نيز براي غارت بهترين گياه ميزبان از حس چشايي بهره مي گيرند. اين گياه که توان فتوسنتز کردن ندارد، به گرد ساقه هاي ميزبان مي پيچد و براي به دست آوردن مواد غذايي و آب، ساختارهاي مکنده خود را درون آن ها فرو مي کند. هوش اين انگل گياهي در ارزيابي مقدار انرژي که مي توان از ميزبان به دست آورد و مقدار انرژي که براي بهره برداري از آن بايد صرف شود، به کمک گياه مي آيد.
از لحظه برخورد انگل با گياه ميزبان تا آغاز گرد آوري مواد غذايي از آن، نزديک ۴ روز است. اين زمان براي ارزيابي ميزان پرباري ميزبان و تصميم گيري براي توليد پيچ هاي کم تر يا بيش تر به دور آن، کافي است. پيچ هاي بيش تر به توليد مکنده هاي بيش تر و در نتيجه بهره برداري بيش تر از ميزبان مي انجامند. اما اگر ميزبان پربار نباشد توليد پيچ هاي بيش تر نوعي هدر دادن انرژي به شمار مي آيد.
در دهه ۱۹۹۰ کولين کلي نشان داد راهبردهايي که گياه سس براي جست و جوي بهترين ميزبان به کار مي گيرد، با مدل هاي رياضي که براي توضيح جنبه هاي اقتصادي جست و جوي غذا در جانوران ابداع شده بودند، هماهنگي دارند. بنابراين، سس ممکن است زرنگ ترين شکارچي پيرامون ما نباشد، اما در جست و جوي شکار به خوبي جانوراني که مي شناسيم، کار مي کند.
● لامسه در گياهان
گياهان گوشتخوار از جمله گياه ديونه (Dionea muscipula) با سرعت شگفت آوري به برخورد حشره ها با کرک هاي حساس روي برگ هايشان پاسخ مي دهند. با واکنش گل قهر (Mimosa pudica) به کوچک ترين برخورد آشنا هستيد. اما اين گياهان، تنها گياهاني نيستند که مي توانند برخورد را درک کنند. آن ها نسبت به ديگر گياهان، فقط لامسه نيرومند تري دارند.
گياهان معمولي براي پاسخ دادن به کشيدهاي باد به لامسه نياز دارند. باد مي تواند بر ميزان شاخ و برگ در گياهان اثر منفي داشته باشد. از اين رو، گياهان مي کوشند با تقويت بافت هاي بخش هايي که به نوسان در مي آيند، در برابر باد پايداري کنند. البته، هزينه کردن انرژي براي بافت ها ممکن است کشاورزان را نگران کند. در يک آزمايش مشاهده شد وقتي گياه ذرت هر روز به مدت ۳۰ ثانيه تکان داده شود، ميزان محصول تا ۳۰ الي ۴۰ درصد کاهش مي يابد.
پژوهشگران مي خواهند بدانند چگونه پيام لمس، بافت هاي محکم تري توليد مي کند. بيش تر پژوهش هاي کنوني روي کلسيم متمرکز شده است. هنگامي که گياهان به سويي کشيده مي شوند، يون هاي کلسسيم از واکوئل ها به درون سيتوزول جريان پيدا مي کنند. بيرون رفتن اين يون ها ، که تنها يک دهم ثانيه به درازا مي کشد، به فعال شدن ژن هايي مي انجامد که با تقويت ديواره ي سلول ارتباط دارند. تاکنون پنج ژن از اين ژن هاي لامسه (TCH) شناسايي شده اند. يکي از اين ژن ها، رمز ساختن پروتئين کالمودولين را در خود دارد که حسگر اصلي کلسيم در گياهان و جانوران است. در سال ۱۹۹۵ جانت برام چهارمين ژن لامسه (TCH۴) را کشف کرد که آنزيمي به نام زيلوگلوکان اندوترانس گيکوزيلاز را رمز مي دهد. اين آنزيم روي ديواره ي سلولي گياهان اثر مي گذارد و با تغييرهايي که در اجزاي اصلي سازنده ي آن ها پديد مي آورد، بر قدرت و استحکام آن ها مي افزايد.

همانند معماري منحصر به فرد و آميخته با نظم باغ ايراني، گونه‌هاي گياهي موجود در آن نيز منحصر بفرد بوده‌اند. در باغ ايراني همچنانكه معماري با اصول و قوا ...

براى تعريف هوش چند نوع برخورد به اين مفهوم در برابر داريم. دو برخورد متداول‏تر، رهيافت روان‏سنجى ( psychometric approach)، رهيافت پردازش اطلاعات (data ...

مهاجرت نخبگان تنها سبب کاهش ميانگين ضريب هوشي ملل نمي شود، بلکه اين کشورها را از نوابغ تهي مي سازد. اعلام ميانگين ضريب هوشي ۸۴ براي ايراني ها، سبب تعج ...

● نانو دانش و فنون مقياس نانو در اين نوشتار با دو دسته از مواد هوشمند نوع اول آشنا خواهيم شد که آشنايي با آنها ديد مناسبي از نحوه عملکرد ساير مواد اين ...

در دنيا ۴۵۰ گونه گياه گوشتخوار متعلق به ۱۵ جنس و شش خانواده نهان دانگان دولپه اي وجود دارد که در اينجا ذکر يکي از آنها متعلق به خانواده Draseraceae مي ...

گياهان نمونه هاي زيبا و بي نظيري از خلقت خداوندي به حساب مي آيند، اشکال و رنگشان ما را به سوي خود جذب مي کند. اما در پس اين چهره زيبا، رازها نهفته است ...

● روش هاي کنترل آفات گياهان زينتي - توليد گياهان مقاوم به آفات؛ - استفاده از تکنيک هاي زراعي؛ - تکنيک رهاسازي نرهاي عقيم؛ - استفاده از تله هاي فرموني. ...

● جايگاه گلکاري در ايران ▪ اهميت تاريخي: قدمت کشت و کار و نگهداري گل ها در ايران شايد همزمان با شروع کشاورزي بوده است. با نگاهي به تاريخ و فرهنگ ايران ...

دانلود نسخه PDF - هوش در گياهان