۸۴ درصد مدیران انرژی به رشد میانمدت خوشبیناند؛ سرمایهگذاری در هوش مصنوعی و آموزش نیروی انسانی به اولویت راهبردی تبدیل شده است.
در قرن هفدهم، رابرت هوک هنگام مشاهدهٔ برش چوبپنبه با میکروسکوپ، واژهٔ «سلول» را ابداع کرد؛ اما در حقیقت او تنها دیوارهٔ سلولهای مرده را میدید. قرنها بعد، پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که همین دیوارهها، برخلاف تصور پیشین، ساختارهایی زنده، پویا و دارای نقش ارتباطی حیاتی هستند.
«آلیس چونگ»، زیستشناس مولکولی از دانشگاه ماساچوست، میگوید:
«تا مدتها دیوارهٔ سلولی را سازهای مرده و بیتحرک میدانستند، اما اکنون میدانیم که این ساختار در رشد، ایمنی و ارتباطات درونسلولی نقش مرکزی دارد.»
زبان پنهان دیواره سلولی
دیوارهٔ سلولی گیاه، رابط میان گیاه و دنیای بیرون است؛ از نمک و خشکی گرفته تا هجوم قارچها و باکتریها. این دیواره از شبکهای پیچیده از پلیساکاریدها تشکیل شده است: رشتههای محکم سلولز و زنجیرههای ژلهای پکتین که در کنار هم، ساختاری شبیه به «کاسهای از انواع پاستا» میسازند.
وقتی آفت یا قارچی به دیواره نفوذ میکند، قطعات خردشدهٔ این پلیساکاریدها نقش پیامرسان را ایفا میکنند و به سلول هشدار میدهند. در پاسخ، گیاه دیواره را با مادهای به نام «کالوز» تقویت میکند و مولکولهای دفاعی مانند پپتیدهای ضدمیکروبی و گونههای فعال اکسیژن را تولید میکند.
از مزرعه تا آزمایشگاه
دانشمندان این سازوکار طبیعی را به خدمت کشاورزی گرفتهاند. به گفتهٔ «آنتونیو مولینا» از دانشگاه فنی مادرید، با اسپری کردن عصارههایی از دیوارهٔ جلبکها یا قارچها روی مزارع، میتوان سیستم ایمنی گیاه را فعال کرد تا بدون نیاز به سموم شیمیایی با بیماریها مقابله کند.
مولینا که دو شرکت فناور زیستی در این حوزه بنیانگذاری کرده، میگوید این روش باعث کاهش استفاده از قارچکشها و حفاظت از محیط زیست میشود. البته اثر این مواد حدود سه تا چهار هفته دوام دارد و نیازمند تکرار در دورههای خاص، مانند پس از بارندگی است.
پکتین؛ قهرمان ناشناختهٔ رشد
یکی از رازهای تازه کشفشده دربارهٔ رشد گیاه، نقش «پکتین» در انعطاف و استحکام دیوارهٔ سلولی است. «سباستین وُلف» از دانشگاه توبینگن آلمان میگوید:
«پکتین آنقدر پیچیده است که حتی هنوز نمیدانیم ساختار دقیق آن چگونه است.»
پکتین بسته به نوع تغییرات شیمیایی، میتواند نرم یا سخت شود. در زمان رشد، گروههای متیل به آن افزوده میشود تا قابلحل و قابلگسترش باشد. سپس با حذف این گروهها و جذب یونهای کلسیم، دوباره سفت و مقاوم میشود. همین ویژگی دوگانه به گیاهان اجازه میدهد در زمان نیاز، دیوارهٔ خود را باز و بسته کنند.
وُلف هنگام دستکاری ژنهای مسئول حذف متیل در گیاه مدل Arabidopsis thaliana مشاهده کرد که ریشهها به طرز عجیبی موجدار و پیچخورده شدند. این یافته نشان داد که پکتین نهتنها نقش ساختاری دارد، بلکه در انتقال پیامهای رشد نیز دخیل است.
گیرندهای به نام FERONIA
یکی از اجزای کلیدی این زبان سلولی، گیرندهای به نام فرونیا (FERONIA) است. این پروتئین در سطح سلول قرار دارد و شکل خاصی از پکتین را شناسایی میکند. هنگامیکه پکتین بدون متیل در دیواره جمع شود، فرونیا فعال میشود و به سلول فرمان میدهد تا در همان نقطه، سلولز بیشتری بسازد. نتیجه، شکلگیری الگوهای زیبا و منظم در بافت برگهاست که مانند قطعات پازل در هم قفل میشوند.
در نبود فرونیا، گیاهان کوچک، چروکیده و ناتوان از رشد عمودی میشوند و برگهایشان به حالت پیچخورده درمیآید.
آیندهٔ مهندسی سلولی
دانشمندان باور دارند که شناخت کامل این «زبان مولکولی» میتواند به طراحی گیاهانی منجر شود که
- در برابر آفات و تنشهای اقلیمی مقاومترند،
- شکل و ساختار مطلوبتری دارند،
- و میتوانند بدون استفاده از مواد شیمیایی، خود را بازسازی کنند.
«لیجیا کو» از دانشگاه پکن میگوید:
«دیوارهٔ سلولی یکی از پیچیدهترین سیستمهای ارتباطی در طبیعت است. اگر بتوانیم این زبان را رمزگشایی کنیم، میتوانیم گیاهان جدیدی پرورش دهیم که در خاکها و شرایط غیرقابلکشت امروزی رشد کنند.»
جمعبندی
این پژوهشها نشان میدهد که گیاهان موجوداتی ساکت و بیجان نیستند؛ بلکه از طریق سیگنالهای مولکولی، پیوسته در حال گفتوگو با محیط و یکدیگرند. «دیوارهٔ سلولی»، که روزگاری فقط بهعنوان مرز سلول شناخته میشد، اکنون بهعنوان مغز دوم گیاهان شناخته میشود؛ جایی که تصمیمهای حیاتی دربارهٔ رشد، دفاع و بقا گرفته میشود.
