اكتشاف آلية جديدة لنقل المياه يغير فهمنا لتطور الجذور

مع تطور جذور النباتات، تقوم بتفعيل “مفتاح” حيوي يغيّر طريقة انتقال الماء والعناصر الغذائية، حيث يتحول التدفق من تبادل حر في الاتجاهين بين الخلايا إلى مسار أحادي نحو الداخل، ليصل بكفاءة إلى الأنسجة الوعائية المركزية.

فريق بحثي من جامعة جنيف (UNIGE) رسم خريطة هذا التحول في الجذور الحية، وربطه بسلوك المسام الخلوية الدقيقة “البلازموديسماتا” التي تصل بين الخلايا المجاورة.

ويشير الاكتشاف إلى برنامج تطوري يفرض اتجاهًا ثابتًا للتدفق، ويمكن استغلاله لتعزيز قدرة النباتات على مقاومة الجفاف.

الجذور تتكون من طبقات متتابعة، تبدأ بالخلايا البشرة الملامسة للتربة التي تلتقط العناصر، ثم تنتقل هذه “الحمولة” عبر القشرة وطبقة الإندودرميس إلى الأنسجة الوعائية في القلب، حيث يقوم الخشب واللحاء بتوزيع الموارد عبر العصارة النباتية.

لعدة عقود، افترضت الكتب العلمية أن البلازموديسماتا تسمح بمرور الماء والمغذيات عبر هذه الطبقات في الاتجاهين، لكن الأدلة المباشرة على ذلك كانت محدودة.

إعادة ضبط لشبكة الاتصال الخلوي

اعتمد الباحثون على نبات الأرابيدوبسيس كنموذج تجريبي، واستخدموا بروتينًا فلوريًا أخضر لمتابعة حركة الإشارة بين الأنسجة في مراحل مختلفة من النمو.

وأظهرت النتائج أن المناطق الفتية تسمح بتدفق حر في الاتجاهين، لكن مع نضج الجذور يصبح التدفق أحاديًا من الخارج إلى الداخل فقط.

التحليل كشف أن هذا التحول ليس مجرد إضافة حواجز، مثل “شريط كاسبار” في الإندودرميس، بل هو إعادة ضبط لشبكة الاتصال الخلوي نفسها، بحيث تركز النقل نحو الأنسجة الوعائية.

كما اكتشف الفريق طفرة جينية أطلق عليها اسم “السمسم” (sesame)، أظهرت مسامًا أوسع حجمًا، ما سمح بعودة التدفق في الاتجاهين.

والمثير أن هذا التغير في حجم المسام جعل النباتات أكثر قدرة على التعافي بعد فترات الجفاف، مقارنة بالنباتات الطبيعية.

يعتقد العلماء أن تعديل خصائص البلازموديسماتا، مثل حجمها أو كثافتها، قد يمنح المحاصيل قدرة أكبر على الاحتفاظ بالماء أو توجيه العناصر الغذائية بكفاءة في البيئات القاسية، وهو ما يحمل آفاقًا جديدة لتطوير نباتات أكثر صمودًا أمام تغير المناخ.