لماذا يمكن أن تكون طحالب البط صغيرة بحجم بضعة ملليمترات؟ "اطوِ" السيقان والأوراق معًا

الملخص:

وجد فريق البحث بجامعة نوتنغهام أن الحجم الصغير للغاية لطحلب البط لا يرجع إلى الحذف الجذري لأعضاء النبات، ولكن الهياكل الأساسية للسيقان والأوراق وغيرها من الهياكل التي تمتلكها النباتات المزهرة الأكبر حجمًا قد تم ضغطها ودمجها في جسم يشبه الورقة يبلغ عرضه بضعة ملليمترات خلال العملية التطورية. توفر النتائج، التي نشرت في مجلة Current Biology، أدلة تشريحية جديدة تشرح كيفية تشكيل طحالب البط لشكلها البسيط.

ركز الباحثون على تحليل طحالب البط الشائعة (Lemna minor) وطحالب البط الأرجوانية (Spirodela polyrhiza)، وقارنوها بالنباتات ذات الصلة بنباتات Araceae مثل الكالا والقلقاس. استخدم الفريق إزالة الأنسجة والفحص المجهري متحد البؤر لإعادة بناء البنية ثلاثية الأبعاد لعشيرة طحلب البط، ثم أجرى تحليل التعبير الجيني على أجزاء مختلفة. قارنت الدراسة أنماط التعبير لأكثر من 6000 من الجينات المقابلة في أربعة أنواع من النباتات لتحديد ما إذا كانت كل منطقة من سعف طحالب البط أقرب إلى أوراق أو أعناق أو سيقان النباتات العادية.

تظهر النتائج أن طحالب البط تبدو وكأنها ورقة خضراء بسيطة، ولكنها تحتوي في الواقع على مناطق نسيجية ذات هويات مختلفة: الجانب الخارجي من السعفة يشبه أنسجة الورقة؛ تُظهر العقدة المركزية خصائص الجذع وتحتوي على أنسجة تشكل براعم جديدة. ينمو طحالب البط سعف ابنة من خلال هذه العقدة، ويتم ضغط العقدة والأنسجة التي تربط والجسم الرئيسي للسعفة معًا بإحكام. يعتقد الباحثون أن تصغير طحلب البط يأتي بشكل أساسي من اندماج وضغط بنية الساق والأوراق، بدلاً من التخلص من الأجزاء الأساسية للنبات واحدًا تلو الآخر.

تشرح هذه الدراسة أيضًا لماذا لا يمكن اعتبار طحالب البط ببساطة بمثابة "ورقة منكمشة". سعفها أشبه بالعضو المركب المكون من سيقان وأوراق. على الرغم من أن مظهره بسيط، إلا أنه لا يزال يحتفظ بمساحة التطوير المقابلة للنباتات الكبيرة. ينتمي نبات الطحلب البطي إلى عائلة Araceae، التي تضم مجموعة واسعة من أحجام النباتات، بدءًا من أصغر النباتات المزهرة في العالم إلى النباتات العشبية الكبيرة. ولذلك، فهو يوفر نموذجًا فريدًا لدراسة كيفية تطور النباتات لتصبح لها أجسام صغيرة

ينمو طحلب البط بسرعة ويحتوي على نسبة عالية من البروتين، لذا فهو يجذب الانتباه في أبحاث المحاصيل الغذائية والفضائية المستقبلية. ومع ذلك، درست هذه الورقة كيفية تكوين هيكل جسمها ولم تختبر المحصول أو القيمة الغذائية أو الأداء في زراعة الفضاء. يعتقد فريق البحث أن توضيح طرق نمو وتطور طحالب البط يمكن أن يضع الأساس للفحص اللاحق وزراعة السمات المناسبة للمحاصيل؛ ولا تزال هناك حاجة إلى مزيد من الأبحاث قبل أن يصبح مصدرًا غذائيًا ناضجًا وواسع النطاق