المواضيع

الذكاء الرائع للنباتات

الذكاء الرائع للنباتات


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

إذا طلب منا أحدهم فحص صورة للسافانا الأفريقية - مع الزرافات والظباء والحمر الوحشية في كل مكان - وكتابة ما رأيناه فيها على قطعة من الورق ، فمن المرجح أنه لا يوجد أي أثر في وصفنا على الرغم من أن الصورة ستكون مليئة بالأشجار والشجيرات والأعشاب. هذا التحيز تجاه الحيوانات شائع جدًا لدرجة أن هناك مصطلحًا له: عمى النبات.

درس علماء النبات جيمس واندرسي وإليزابيث شوسلر في التسعينيات ، وهو يتكون من "عدم القدرة على رؤية أو ملاحظة النباتات التي تعيش في بيئتنا ، مما يعني أننا لا ندرك أهميتها في المحيط الحيوي وفي حياتنا". إنها ظاهرة نموذجية ، حيث يدافع ستيفانو مانكوسو ، الأستاذ بجامعة فلورنسا ، عن "إذا اختفت نباتات الكوكب غدًا ، فستختفي كل الحياة في غضون شهر".

بدونهم ، سينهار النظام البيئي ، "لن يكون لدينا طعام ، ولا أكسجين ، ولا حتى وقود". لهذا السبب ، من المثير للقلق أن خُمس الأنواع النباتية على وشك الانقراض. مع أكثر من عقد من البحث وراءه ، يعد مانكوسو واحدًا من عدد قليل من العلماء المكرسين لمجال بحث مذهل ومثير للجدل: علم الأحياء العصبية للنبات.

تعتبر دراسة ذكاء النباتات ، بالنسبة للكثيرين ، نوعًا من العلوم الزائفة. ومع ذلك ، يقول أولئك المخصصون لها إنها ستحدث ثورة زراعية جديدة وتقنيات إدارة بيئية جديدة ورؤية مختلفة لمكاننا في العالم.

وهذا السؤال ليس زهرة اليوم الواحد: فقد أصبح تشارلز داروين نفسه مهتمًا بالبحث عن النباتات ، وكان ابنه فرانسيس داروين من أوائل الخبراء في فسيولوجيا النبات. هذا ، في خطاب ألقاه عام 1908 في كونغرس الجمعية البريطانية لتقدم العلوم ، ذهب إلى حد التأكيد على أنهم كائنات ذكية ، مما أثار فضيحة معظم علماء النبات.

اليوم ، لا تزال المفردات المستخدمة في هذا الفرع من البحث محاطة بالجدل. بعد وقت قصير من تشكيلها ، في عام 2006 ، اضطرت جمعية علم الأحياء العصبية النباتية إلى تغيير اسمها إلى جمعية إشارات النبات وسلوكه. والاستخدام البسيط لكلمة ذكاء عند الحديث عن النباتات يثير انتقادات شديدة.

يمكن للنباتات حل المشكلات

مانكوسو ، الذي يرفض تغيير اسم المختبر الدولي لبيولوجيا الأعصاب النباتية (LINV) ، الذي يرأسه في الجامعة الإيطالية المذكورة أعلاه ، لا يخجل أيضًا من طرح سؤال حول ما إذا كانت النباتات ذكية. اجابتك؟ "كل هذا يتوقف على كيفية تعريفنا للذكاء. أراه على أنه القدرة على حل المشاكل. ومن المعروف أن النباتات قادرة على القيام بذلك. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فلن يعيشوا. لذا ، نعم ، إنهم أذكياء بالتأكيد ". في كتابه الأخير ، الحساسية والذكاء في عالم النبات (2015) ، يقدم أمثلة لا حصر لها تسعى إلى منح القراء القدرة على الحكم على النباتات بأنفسهم.

وهو يدافع عن ذلك قائلاً: "لقد سلطت نتائج الخمسين عامًا الماضية الضوء على قدراتها المذهلة". ومع ذلك ، فقد طغى عليها الجدل المصطلحي البحت الذي لا علاقة له بالنتائج التجريبية. بالنسبة له ، "تختلف النباتات كثيرًا عن الحيوانات لدرجة أن الأمر يشبه تقريبًا الاتصال بثقافة غريبة".

رأي ربما يشاركه تشارلز داروين. مقتنعًا بأن عالم النبات كان استثنائيًا ، سعى إلى فهم كيفية تفاعل النباتات مع البيئة وما هو تأثير المحفزات الخارجية على نموها. بالتعاون مع ابنه ، نشر نتائجه في كتاب: قوة الحركة في النباتات (1880). ولكن في أيامه ، كان يُنظر إلى الخضار على أنها أشياء جامدة عمليا ، وكانت جهوده موضع سخرية.

اليوم ، نعرف بعد ذلك أسرارًا لا يمكن تصورها بشأن الخضروات. على الرغم من توخي الحذر ، فهناك أيضًا الكثير من المعلومات الخاطئة. على عكس الاعتقاد السائد ، "لا فائدة من التحدث إلى النباتات" ، كما يقول مانكوسو. "إنهم يرون الاهتزازات فقط" ، ويتفاعلون بترددات مختلفة.

وفقًا لمقال نُشر في عام 2012 في مجلة Trends in Plant Science ، فإن الجذور تذهب إلى أقل ترددات ، بين 100 و 400 هرتز ، وتنمو في اتجاه مصادر الصوت. يتكهن مانكوسو الذي شارك في هذه الدراسة قائلاً: "حوالي 300 هرتز ، وهي مشابهة لتلك الناتجة عن تدفق المياه". ويضيف: "تنمو الجذور في اتجاه الأنابيب التي يدور خلالها الماء ، حتى عندما يكون سطحها الخارجي جافًا. قد يكونون قادرين على سماعها وربطها بهذا التردد ".

لا يهتم الجزء الجوي من النبات بالكلام أو الموسيقى ، ولكن بفضل نفس السعة السمعية ، فإنه يكتشف ما إذا كان شخص ما يأكل أوراقه ، والأكثر فضولًا أنه يعرف كيف يدافع عن نفسه. "الاهتزازات التي تنتجها كاتربيلر عندما تتغذى تحدث تغييرات في التمثيل الغذائي للنبات" ، توضح هايدي أبيل ، مكتشف هذه الظاهرة. "إنها إشارة للخلايا لتخليق مواد كيميائية دفاعية لصد الهجوم." سجلت مجموعة البحث بقيادة هذا الخبير في جامعة ميسوري (الولايات المتحدة الأمريكية) الأصوات التي تنتجها كاتربيلر أثناء قضم أوراق نبات الأرابيدوبسيس. والشيء المضحك هو أن استنساخ هذه الأصوات بالقرب من عينة خالية من الهجوم أدى أيضًا إلى إنتاج زيت الخردل ، وهو المركب الدفاعي الذي يستخدمه هذا الصليبي.

في الوقت الحالي ، من غير المعروف ما إذا كان هناك المزيد من الإشارات من هذا النوع ، ولكن كشف تحقيق عام 2012 أن النباتات قادرة أيضًا على إنتاج الأصوات. أثناء نموها ، تنقر الجذور ، "نتيجة انهيار جدران الخلايا - المصنوعة من السليلوز وبالتالي شديدة الصلابة - أثناء نمو الخلايا" ، يشرح مانكوسو. وظيفتها ، إن وجدت ، غير معروفة. ومع ذلك ، فإن حقيقة أن الاهتزازات القادرة على التأثير في سلوك النبات قد تم تحديدها تفتح الباب لاحتمال أن يكون النقر ، وهو الاسم الذي تم من خلاله تعميد هذه الظاهرة ، شيئًا أكثر مما يبدو.

تستخدم الأنواع الأخرى أيضًا الاستراتيجية الدفاعية لأرابيدوبسيس. إن عالم النبات مليء بالكيميائيين ذوي الخبرة ، القادرين على تخليق مركبات فعالة لدرجة أن بعضها يستخدم في الطب. ومع ذلك ، فإنها تحمل أسرارًا بدأنا الآن فقط في كشفها. في حالة الأزهار ، يرتبط انبعاث العطور بالتكاثر. وتشير الدراسات الحديثة ، على سبيل المثال ، إلى أن المركبات المتطايرة التي تنتجها الأوراق تتطلب المساعدة ، كما هو الحال مع الرائحة الواضحة للعشب المقطوع حديثًا.

بالنسبة للعديد من الحشرات ، مثل الدبابير ، وبق الفراش ، وحتى الديدان الصغيرة ، فإن الرائحة المنبعثة من نبات في محنة تصل إلى صرخة "يتم تقديم الطعام!"

دائما على علم بجيرانك

في جامعة كاليفورنيا في ديفيس (الولايات المتحدة الأمريكية) ، يدرس عالم البيئة ريتشارد كاربان هذه الاتصالات في شجيرة صغيرة Artemisia tridentata. من خلال إجراء تقليم محكم ، والذي يحاكي عمل الحشرات ، أظهر أن النباتات التي يتم تقليمها في أوائل الربيع تولد كمية أكبر من المواد المتطايرة ، والتي تحميها من الآفات. ومن المثير للاهتمام ، كما هو الحال مع نبات الأرابيدوبسيس ، أن النبات القريب الذي لم يتم تقليمه يكتسب هذه الحماية أيضًا. هل يتحدثون مع بعضهم البعض؟ ليس تماما. يقول العالم: "نظرًا لأن الإشارة بين الفروع المختلفة لنفس الأدغال محدودة ، فإن استخدام المركبات المتطايرة يضمن أنه في حالة وقوع هجوم ، فإن جميع أوراق النبات نفسه تنشط دفاعاتها". يتابع: "يهتمون دائمًا بما يفعله جيرانهم ، ويكتشف الآخرون وجود هذه المواد الكيميائية في الهواء ، ولكي لا يقعوا ضحية للمعتدي نفسه ، فإنهم يطبقون استراتيجية دفاعية وقائية ، خاصة عندما يكون هناك نوع من العلاقات الأسرية ".

النباتات تدافع عن أراضيها. عندما تنبت عدة بذور في نفس القدر ، فإن الشيء الطبيعي هو أن كل واحدة تطور عددًا كبيرًا جدًا من الجذور لضمان امتلاكها موارد أكثر من منافسيها. ومع ذلك ، وفقًا لدراسة نُشرت في عام 2007 في مجلة Nature ، إذا كانت البذور بناتًا من نفس النبات ، فإنهم يتعرفون على قرابتهم ويطورون جزءًا جويًا أكبر ، على حساب الجذور. بالتوافق مع هذه البيانات ، لاحظ كاربان أنه كلما كانت العلاقة الجينية أقرب بين النباتات ، زادت احتمالية استجابتها لإشارة قريبة. ويوضح قائلاً: "يبدو أن تركيب هذه المواد الكيميائية موروث ، كما هو الحال مع فصائل الدم البشرية". بعد كل شيء ، تحسين فرص أفراد الأسرة في البقاء على قيد الحياة هو استراتيجية فعالة لضمان وصول الجينات المشتركة إلى الجيل القادم.

لكن الحوار البيوكيميائي يحدث في سياقات أخرى أيضًا. في جامعة بن غوريون في إسرائيل ، اكتشفت مجموعة من علماء الأحياء المتخصصين في دراسة كيفية تكيف النباتات مع الصحراء أن البازلاء الشائعة ، Pisum sativum ، تكتشف ما إذا كان النبات المجاور يعاني من أعراض الجفاف ويتفاعل عن طريق إغلاق الثغور ، والمسام الصغيرة توجد على سطح الأوراق ، وهي الطريق الرئيسي لفقدان الرطوبة. الشرط الوحيد هو أن كلا النباتين يشتركان في التربة ، لأن علامة الجفاف هي مركب تطلقه الجذور. علاوة على ذلك ، كما هو موضح في المقالة المنشورة في مجلة PLOS ONE ، "تشير النتائج إلى وجود سلسلة اتصالات". لا تستجيب البازلاء فقط لسوء حظ جيرانها ، بل تتابع أيضًا إشارات الإجهاد ، التي يكتشفها الأفراد الذين يتم إزالتهم بشكل متزايد من المصدر الأساسي.

لقرون ، تجاهلنا وجود هذه التبادلات المعلوماتية. ومع ذلك ، كانت الحيوانات أكثر ثاقبة. بالنسبة للعديد من الحشرات ، مثل الدبابير ، وبق الفراش ، وحتى الديدان الصغيرة ، فإن الرائحة المنبعثة من نبات في محنة ترقى إلى صرخة "يتم تقديم الطعام!" - مريحة ويصعب تجاهلها.

في عام 2010 ، أوضح باحثون من قسم البيئة الجزيئية في معهد ماكس بلانك تعقيدات إحدى هذه العلاقات. وفقًا لمجلة Science ، عندما تهاجم اليرقات من أنواع Manduca sexta Nicotiana attenuata ، يدافع ابن عم التبغ البري هذا عن نفسه من خلال إطلاق مركبات تجذب Geocoris ، وهي حشرة ذات شهية شرهة ولسعاتها المفضلة هي اليرقات.

نحن نتعامل مع لغة معقدة ودقيقة للغاية ، لأنه على الرغم من أن النبات يصنع الجزيء المتطاير ذي الصلة ، فإن المركب الذي يجذب Geocoris لا يتم إنشاؤه إلا عندما يتلامس هذا الجزيء مع لعاب اليرقات ويخضع لتغيير كيميائي يحوله إلى مغناطيس قوي بق الفراش. وهكذا ، فإن اليرقة تدين نفسها ، ووجود المفترس يمنح النبات الوقت الذي يحتاجه لتصنيع ترسانته الدفاعية الكيميائية بسرعة.

الإجهاض الانتقائي

مع الأخذ في الاعتبار إنفاق الطاقة المتضمن في تخليق هذه المركبات ، يدافع مانكوسو عن أن مثل هذه السلوكيات تشكل "تعبيرًا حقيقيًا عن الذكاء ، والذي يشير إلى حساب المخاطر وتوقع الفوائد". رأي مثير للجدل يتماشى إلى حد كبير مع كل شيء يدافع عنه العالم الإيطالي. صنع القرار هو قدرة معرفية معقدة لدرجة أن قلة من الناس يجرؤون على الادعاء بوجودها في عالم النبات. ومع ذلك ، تشير المزيد والمزيد من الدراسات إلى أن النباتات قادرة على اتخاذ القرار اعتمادًا على الظروف واعتماد استراتيجيات تسمح ، على سبيل المثال ، بتعظيم احتمالية إنجاب ذرية.

أفضل مثال على ذلك هو حالة شجيرة Berberis vulgaris ، التي اكتشفها العلماء في جامعة غوتنغن في ألمانيا. البرباريس ، الاسم الشائع لهذا النوع ، كثيرا ما تتعرض لهجوم ذبابة صغيرة تحضن بيضها داخل الثمار. تتغذى اليرقات على البذرة ، ولكن بما أن كل فاكهة تحتوي عادة على زوج من البذور ، فعند حدوث ذلك ، يجهض النبات المصابة ويقتل الطفيل. ومع ذلك ، يحدث الإجهاض الانتقائي فقط عندما يكون للفاكهة التي تعرضت للهجوم بذرة ثانية قادرة على الإنبات.

إذا كان هناك واحد فقط ، "يبدو أن النبات يتكهن بأن هناك احتمال أن تموت اليرقة بشكل طبيعي. يقول عالم الأحياء هانز هيرمان ثولك ، الذي درس هذه العلاقة ، "فرصة ضئيلة للتكاثر أفضل من لا شيء". وفقًا للبيانات التي تم جمعها ، يتم إجهاض 5٪ فقط من ثمار بذرة واحدة إذا كانت مصابة بعدوى طفيلية ، بينما عند وجود قطعتين لكل ثمرة ، يتم التخلص من 75٪ من الثمار المصابة. تعد عملية اتخاذ القرار هذه واحدة من أكثر العمليات تعقيدًا التي تم تسجيلها حتى الآن في عالم النبات. أوضح مانكوسو في حديث في مدريد في عام 2015: "النباتات ترى بدون عيون ، وتستمع بدون آذان ، وتتذوق وتشم بيئتها". ليس لديهم هياكل مماثلة لأعضائنا المتخصصة ، على الرغم من أنهم لا يحتاجون إليها أيضًا. بالنسبة للإيطاليين ، يتم المبالغة في تقدير الأعضاء ، بما في ذلك الدماغ.

قد يكون "عقلك" هو الجذور

ولكن كيف يقومون بدمج المعلومات التي يجمعونها من بيئتهم؟ أعرب داروين عن رأيه المثير للجدل في الأمر في الفقرة الأخيرة من الكتاب الذي نشره مع ابنه: "ليس من المبالغة القول إن طرف الجذر يتمتع بالحساسية والقدرة على توجيه حركة المناطق المجاورة". ، بمثابة دماغ الحيوان السفلي ". تُعرف هذه الحجة بفرضية الجذر والدماغ.

تم إنقاذ هذه الفكرة قبل عقد من الزمن فقط من قبل علماء من جمعية إشارات النبات والسلوك. يعد František Baluška أحد أكثر الأنشطة نشاطًا في دراسته ، وهو عالم أحياء في جامعة بون في ألمانيا. قائد مجموعة مكرسة للتحقيق في قدرة النباتات على إدراك البيئة ، يدرس ما يحدث عندما ، بعد إزالة طرف الجذر ، يتعرض لمحفزات مختلفة. انسجامًا مع داروين ، يدافع عن وجود منطقة معينة في الجذور تُتخذ فيها قرارات ذات أهمية كبيرة: إنها مركز عصبي ، كما يسميه بالوشكا.

يعمل السيروتونين أو الميلاتونين ، اللذان تم اكتشاف وجودهما في الخلايا النباتية ، في الدماغ البشري في وظائف مهمة مثل النوم والحالات المزاجية. لمعرفة الدور الذي يلعبونه في النباتات ، قامت سوزان مورش ، من جامعة كولومبيا البريطانية في كندا ، بتغيير تركيزاتها باستخدام عقاقير مثل فلوكستين وميثيلفينيديت ، التي تستخدم لعلاج نقص الانتباه واضطراب فرط النشاط. وقد أظهرت دراساته أن التغييرات تسبب تشوهات في الجذور. هل نتسرع في الإيحاء بأن دماغ النبات هو الجذور؟ ربما ، ولكن إذا تم تأكيد الفرضية ، فسنواجه كائنات حية ليس لها مركز قيادة واحد ، بل مئات الملايين من مراكز القيادة ، بقدر نقاط الجذر.

يوضح مانكوسو: "دعونا نتخيل أنها تعمل كمستعمرة للحشرات". "النمل - كما يقول - ليسوا مرتبطين جسديًا ببعضهم البعض ، لكنهم يتصرفون بطريقة منسقة بفضل الإشارات الكيميائية ؛ نفس الشيء صحيح في النباتات. لقد طوروا ذكاءً موزعًا ، نموذجيًا للأسراب ". ومع ذلك ، فإن معظم علماء النبات يرفضون القول إن النباتات ذكية. ويقر آخرون ببساطة أنهم يظهرون سلوكيات ذكية. الأمر مختلف ، وهذه التعريفات الفلسفية لها عواقب مهمة في كيفية ارتباطنا بالجرم النباتي.

الصور: جون سوليفان / ستيفانو زوتشينالي / ياثين إس كريشنابا / CC

بقلم جوانا برانكو
مثير جدا


فيديو: Stefano Mancuso: The roots of plant intelligence (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Demetrius

    مبروك ، لديك فكرة رائعة.

  2. Jervis

    أعتقد أنك كنت مخطئا. نحن بحاجة إلى مناقشة.

  3. Gordy

    يوجد موقع ويب له قدر كبير من المعلومات حول موضوع اهتمامك.

  4. Atkinsone

    هناك شيء في هذا. أرى ، شكرا لك على المعلومات.



اكتب رسالة