به گزارش زیستنا به نقل از Phy.org، موجودات به‌اندازه‌ای رشد می‌کنند که با فضا و منابع موجود در محیط خود سازگار شوند. این وضعیت منجر به تنوع گسترده‌ای از اندازه‌ها و شکل‌های بدنی در جمعیتی از گونه‌ای یکسان می‌شود. حال این پرسش مطرح می‌شود که سازوکارهای ژنتیکی و فیزیولوژیکی تعیین‌کننده میزان رشد یک موجود زنده چیست؟
در حشرات و پستانداران، عوامل سلولی و مولکولی مبنای اندازه بدن به‌خوبی مشخص شده است؛ اما در گیاهان، این فرآیند مدت مدیدی است که دانشمندان را سردرگم کرده است. اینکه چگونه یک گیاه میزان رشد خود را کنترل می‌کند، بخش اساسی از فرآیندهای رشدی آن است و بر احتمال موفقیت گیاه در محیطی خاص تأثیر می‌گذارد.
سو ری (Sue Rhee) از متخصصان انستیتو علمی کارنگی (Carnegie Institution for Science) که هدایت گروهی از دانشمندان برای کاوش این معما را بر عهده داشته است گفت: «بسیار مهم است که دریابیم گیاهان چگونه در طول رشد، اندازه کلی خود را کنترل می‌کنند.» وی ادامه داد: «این دانش می‌تواند به ما در بهبود بهره‌وری کشاورزی و هدایت تصمیم‌گیری در مورد استفاده از زمین کمک کند؛ به‌ویژه آنکه بسیاری از شرایط محیطی با تغییرات آب و هوایی در حال تغییر هستند.»
این گروه پژوهشی پیشرفت مهمی در پاسخ به این پرسش دیرینه خلق کردند. نتایج این محققان به قلم فلاویا بوسی (Flavia Bossi) به‌عنوان نویسنده نخست مقاله در ژورنال Development منتشر شده است.
کلید روشن کردن این فرآیند، تغییر وضعیت تکوینی از تکثیر سلولی (تقسیمی که تعداد سلول‌ها را افزایش می‌دهد) به تمایز سلولی (تخصصی شدن به اندام‌ها و بافت‌ها) است.
تکثیر زمانی پایان می‌یابد که تمامی سلول‌های اندام تمایز پیدا کنند. این امر کنترل‌کننده تعداد سلول‌هایی است که آن اندام را تشکیل می‌دهند و به همین ترتیب، سرعت و مدت رشد اندام، اندازه کل تنه گیاه را تعیین می‌کند.
فلاویا بوسی گفت: «بنابراین، آنچه ما می‌خواستیم بدانیم این بود که گیاه چگونه می‌داند چه زمانی از مرحله تکثیر خارج شود؟»
این گروه با به‌کارگیری مجموعه‌ای از روش‌های تحقیقاتی پیشرفته، توانست تعیین کند که ژنی به نام CHIQUITA1 که تاکنون توصیف نشده بود، همراه با چندین ژن شبه- CHIQUITA، نقش مهمی در حفظ زمان انتقال بین تکثیر و تمایز در گیاه خردل با نام علمی آرابیدوپسیس تالیانا (Arabidopsis thaliana) دارد. آن‌ها دریافتند که CHIQUITA1 تضمین می‌کند که سلول‌ها پیش از تمایز یافتن تعداد دفعات مشخصی تکثیر شوند که این مرحله مهمی را در چگونگی پایش اندازه تنه گیاه را آشکار می‌کند.
بوسی نتیجه‌گیری کرد: «گیاهان در بسیاری از جنبه‌های زندگی انسان از تأمین مواد غذایی گرفته تا سوخت‌های زیستی، داروها، چوب، منسوجات و موارد دیگر ضروری هستند. شناخت چگونگی رشد و تنظیم اندازه آن‌ها در واکنش به شرایط محیطی می‌تواند به ما کمک کند تا برای جهان در حال گرم شدن آماده شویم.»
این کار برخلاف بسیاری از پژوهش‌های در مورد تکثیر سلولی، به‌جای اینکه در سطح جمعیت انجام شود، در سطح سلول‌های منفرد انجام شده است. این پژوهش نشان می‌دهد که تا چه میزان نکات بیشتر برای یادگیری در مورد قوانین حاکم بر زیست‌شناسی گیاهی وجود دارد.
منبع: Phy.org
Journal Reference:
Bossi, Flavia, Benjamin Jin, Elena Lazarus, Heather Cartwright, Yanniv Dorone, and Seung Y. Rhee. “CHIQUITA1 Maintains the Temporal Transition between Proliferation and Differentiation in Arabidopsis Thaliana.” Development ۱۴۹, no. 11 (June 1, 2022): dev200565. https://doi.org/10.1242/dev.200565.