دانشمندان گیاهان را برای تغییرات آب و هوایی آماده می‌کنند

پژوهشگران مرکز زیست‌شناسی تکاملی مؤسسه‌ی ماکس پلانک، نوعی خردل کوچک با نام علمی آرابیدوپسیس تالیانا را بررسی کرده‌اند که گیاه بومی برخی از نواحی اروپا، آسیا و شمال غرب آفریقا محسوب می‌شود. پژوهشگران دریافته‌اند که این خردل‌های بومی اسکاندیناوی، به‌مانند خردل‌های مدیترانه‌ای در مقابل خشک‌سالی‌ شدید مقاوم‌اند. به گفته‌ی پژوهشگران این موضوع به این دلیل است که با انجماد خاک نواحی اسکاندیناوی در چند ماه از سال، برای گیاهان این نواحی سردسیر هم شرایطی همچون خشک‌سالی پدید می‌آید.

پژوهشگران دانه‌های آرابیدوپسیس تالیانا را از بیش از ۲۰۰ نقطه‌ی مختلف جمع‌آوری کردند و در محیط آزمایشگاهی کشت دادند. مناطقی که دانه‌های آرابیدوپسیس تالیانا از آن جمع‌آوری شدند، بسیار گسترده بودند؛ از شمال آفریقا و اسپانیا تا مرکز اروپا و سوئد. این گیاهان پس از اینکه در شرایط خشک‌سالی شدید قرار گرفتند، توانایی خود برای مقاومت در برابر این شرایط را نشان دادند. پژوهشگران سپس با استفاده از اطلاعات مربوط به توالی ژنوم آرابیدوپسیس تالیانا دریافتند که برخی انواع این گیاه با خصوصیات ژنتیکی متفاوت، امکان زنده ماندن به مدتی طولانی‌تر در شرایط سخت دارند. این تیم پژوهشی همچنین با بهره بردن از پیش‌بینی‌های تغییرات اقلیمی، امکان زنده ماندن آرابیدوپسیس تالیانا در شرایط اقلیمی آینده و مکان‌هایی را که امکان کشت این گیاهان وجود دارند، شناسایی کردند.

مویسس اکسپوزیتو آلونسو، پژوهشگر ارشد این تیم از مرکز زیست‌شناسی تکاملی ماکس پلانک، گفت:

زمانی که خاک گلدان‌های مربوط به سوئد و اسپانیا را مشاهده کردم، شگفت‌زده شدم. درحالی‌که آرابیدوپسیس تالیاناهای درون گلدان‌ها سرسبز و زنده بودند، هر دو نمونه کاملا خشک و سخت بودند. برای این منظور به سوئد رفتم تا گیاهان را در محیط طبیعی‌مشاهده کنم. در این مورد، کاملا به یاد گلدان‌های کوچکی افتادم که از همین گیاهان در اسپانیا کاشته بودیم. بسیاری از گیاه‌شناسان و دیگران دانشمندان، از آرابیدوپسیس تالیانا به‌عنوان موش آزمایشگاهی یاد می‌کنند. اما آن‌ها یک چیز را در نظر نگرفته‌اند؛ اینکه آرابیدوپسیس تالیانا می‌تواند در محیط‌های ناسازگار زنده بماند و گیاه ایده‌آلی برای پژوهش در مورد نحوه‌ی سازگاری گیاهان با تغییرات آب و هوایی باشد.

آرابیدوپسیس تالیانا با توجه به خصوصیات خاص خود، نمونه‌ی آزمایشی بسیار ارزشمندی محسوب می‌شود. این گیاه با توجه به اینکه می‌تواند تغییرات ژنتیکی را در کم‌ترین زمان ممکن (چرخه‌ی زندگی نسبتا کوتاه با طول حدود ۶ هفته) نشان دهد و همچنین دارای کوچک‌ترین ژنوم شناخته‌شده در بین گیاهان است، از لحاظ علمی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. به همین دلیل آرابیدوپسیس تالیانا، نخستین گیاهی است که نقشه‌ی ژنی آن توالی‌یابی شده است.

 آرابیدوپسیس تالیانا با توجه به خصوصیات خاص خود، نمونه‌ی آزمایشی بسیار ارزشمندی محسوب می‌شود

بر اساس پیش‌بینی دانشمندان، در طول ۵۰ تا ۱۰۰ سال آینده، رویدادهای شدید خشک‌سالی بیشتر و گسترده‌تر می‌شوند. این یکی از عواقب مهلک گرم‌ شدن کره‌ی زمین است که اثر آن روی گیاهان و حیوانات بسیار زیاد خواهد بود. دما در سطح سیاره‌ی ما اکنون هم در حال افزایش است و اطلاعات این پژوهش و پژوهش‌های دیگر نشان می‌دهد که بارش باران در آینده کاهش به شدت می‌یابد و این مشخصا تأثیر چشم‌گیری روی انسان‌ها، حیوانات و گیاهان خواهد گذاشت. بر اساس این پیش‌بینی‌ها، احتمال می‌رود که تا سال ۲۰۷۰، میزان بارش باران در اروپا نسبت به اکنون به حد بسیار پایینی کاهش یابد. همچنین برخی پژوهش‌ها نشان می‌دهند که گیاهان این نواحی دارای ژن‌های سازگار برای چنین تغییرات چشم‌گیری نیستند.

پیش‌بینی‌هایی که در گذشته در مورد پراکندگی و توزیع ژنتیکی گیاهان یا جانوران در پاسخ به تغییرات آب و هوایی انجام شده بود، این واقعیت را نادیده گرفته بودند که شمار زیادی تنوع ژنی در یک گیاه وجود دارد. اکنون دانشمندان برای نخستین بار، از پراکندگی جغرافیایی تنوع ژنتیکی برای نشان دادن توانایی گونه‌های (مختلف گیاهی) برای سازگاری با شرایط مختلف بهره برده‌اند.

 دیتلف وایگل، یکی از پژوهشگران این تیم، گفت:

از آن‌جایی که کره‌ی زمین اکنون در حال تجربه‌ی تغییرات آب و هوایی قابل‌ توجهی است، اهمیت حیاتی دارد که چگونگی واکنش گونه‌های (گیاهی) نسبت به این تغییرات را به‌خوبی بررسی کنیم.

هرنوب بوربنو، ناظر این تیم پژوهشی، گفت:

شانس زنده ماندن گونه‌های مختلف (گیاهی) در شرایط گرم‌ شدن کره‌ی زمین، به احتمال زیاد بستگی به تنوع ژنتیکی این گیاهان دارد.

یافته‌های پژوهشگران مؤسسه‌ی ماکس پلانک که در نشریه‌ی نیچر منتشر شده است، می‌تواند به نجات گیاهان و گونه‌های حیوانی بیانجامد که در شرایط سختی به سر می‌برند و نیاز به حفاظت بیشتری دارند. به این جهت، اگر گیاهانی همسان با تنوع ژنتیکی متفاوت بتوانند با شرایط خشک‌سالی سازگاری پیدا کنند، می‌توان این گیاهانی را به مناطقی که نیاز به چنین سازگاری‌هایی دارند، منتقل کرد. این گیاهان همچنین می‌توانند به‌طور قابل‌ توجهی به بهبود ذخیره‌ی ژنی منطقه کمک کنند. به همین ترتیب، این روش می‌تواند برای افزایش بهره‌وری محصولات کشاورزی در این نواحی به کار رود.