"تقاوم الجفاف".. آلية ذكية بجذور النباتات تساعد على تتبع المياه

اكتشف علماء من جامعة نوتنجهام البريطانية آلية جزيئية سريعة في جذور النباتات، تعمل كمفتاح ذكي يمكّنها من استشعار التربة الجافة، وتوجيه نمو الجذور نحو مناطق تحتوي على مزيد من المياه.
من شأن هذه الخطوة أن تفتح آفاقاً جديدة لتطوير محاصيل مقاومة للجفاف أكثر، والمساهمة في مواجهة تحديات الأمن الغذائي العالمي.
وكشفت الدراسة، التي نُشرت في دورية Science (ساينس)، عن آلية دقيقة يستخدمها النبات لتعطيل مؤقت لتفرّع الجذور الجانبية عندما تفقد الجذور النامية اتصالها بالتربة الرطبة، وذلك كاستجابة ذكية تتيح للنبات توجيه نموه نحو مصادر المياه المتاحة.
تفاعل ذكي
عادةً ما تتفرع الجذور استجابة لرطوبة التربة أثناء بحثها عن المياه والعناصر الغذائية، لكن الباحثين أوضحوا أن فقدان الاتصال بمناطق التربة الرطبة يؤدي إلى توقف مؤقت في تكوين الجذور الجانبية، وهو ما يساعد النبات على إعادة توجيه جهوده نحو أماكن أكثر ملاءمة.
ويكمن جوهر هذا التفاعل الذكي في زيادة سريعة في مستويات مركبات الأكسجين التفاعلية، في أطراف الجذور. وتعمل هذه المركبات كإشارات ضغط بيئي، تنبه النبات إلى أنه دخل منطقة جافة، وتستحثه على تغيير مسار النمو.
تمكن العلماء من تحديد كيف تتفاعل هذه المركبات مع بروتين معيّن، وهرمون نباتي مسؤول عن تنظيم النمو والتطور، بحيث يعمل هذا البروتين كمفتاح جزيئي يدمج بين الإشارات البيئية المتعلقة بالجفاف، والتحكم الهرموني الداخلي للنبات لتشكيل بنية الجذر بطريقة تكيفية.
محاصيل مقاومة للجفاف
ويقول الباحثون إن البروتين المعروف باسم "عامل الاستجابة لهرمون الأوكسين رقم 7" يلعب دوراً محورياً في تنظيم نمو الجذور استجابة لذلك الهرمون النباتي، وهو المسؤول عن توجيه النمو في أجزاء مختلفة من النبات، وخاصة الجذور.
ففي الظروف العادية، حين تكون التربة رطبة، يُفعِّل هذا البروتين الجينات المسؤولة عن إنبات التفرعات الجذرية الجانبية. لكن عند دخول الجذور إلى منطقة جافة، يرتفع تركيز مركبات الأكسجين التفاعلي، مما يؤدي إلى تعطيل مؤقت لنشاط البروتين، وبالتالي يتوقف تكوين الجذور الجانبية، ويتجه النمو نحو مناطق تحتوي على ماء.
ويعمل هذا البروتين يعمل كحلقة وصل بين إحساس الجذر برطوبة التربة وبين القرار بالنمو، ويتحول إلى مفتاح يُفتَح أو يُغلَق حسب الظروف البيئية، ما يجعله هدفاً محورياً للعلماء الساعين لتطوير محاصيل أكثر قدرة على تحمّل الجفاف.
ويقول الباحثون إن هذه الآلية سريعة وفعالة، وتتيح للنباتات الإحساس بسرعة بضغط الجفاف، واتخاذ رد فعل شبه فوري، ما يمكنها من الحفاظ على مواردها وتوجيه النمو الجذري بكفاءة، بحسب ظروف البيئة المحيطة كما تٌظهر كيف يمكن لبروتين واحد فقط أن يعمل كمستشعر بالغ الحساسية، يربط بين استشعار الإجهاد البيئي وقرارات النمو لدى النبات، ويفتح بذلك آفاقاً واعدة في مجال تطوير محاصيل معدلة وراثياً تتحمل الجفاف.
ويكتسب هذا الاكتشاف أهمية متزايدة في ظل تفاقم موجات الجفاف بسبب التغير المناخي، حيث أصبحت الحاجة ملحة لفهم كيفية تفاعل الجذور مع نقص المياه لتصميم محاصيل قادرة على البقاء في بيئات زراعية أكثر قسوة.

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

الشرق السعودية

منذ 7 ساعات

• الشرق السعودية

"تقاوم الجفاف".. آلية ذكية بجذور النباتات تساعد على تتبع المياه

اكتشف علماء من جامعة نوتنجهام البريطانية آلية جزيئية سريعة في جذور النباتات، تعمل كمفتاح ذكي يمكّنها من استشعار التربة الجافة، وتوجيه نمو الجذور نحو مناطق تحتوي على مزيد من المياه. من شأن هذه الخطوة أن تفتح آفاقاً جديدة لتطوير محاصيل مقاومة للجفاف أكثر، والمساهمة في مواجهة تحديات الأمن الغذائي العالمي. وكشفت الدراسة، التي نُشرت في دورية Science (ساينس)، عن آلية دقيقة يستخدمها النبات لتعطيل مؤقت لتفرّع الجذور الجانبية عندما تفقد الجذور النامية اتصالها بالتربة الرطبة، وذلك كاستجابة ذكية تتيح للنبات توجيه نموه نحو مصادر المياه المتاحة. تفاعل ذكي عادةً ما تتفرع الجذور استجابة لرطوبة التربة أثناء بحثها عن المياه والعناصر الغذائية، لكن الباحثين أوضحوا أن فقدان الاتصال بمناطق التربة الرطبة يؤدي إلى توقف مؤقت في تكوين الجذور الجانبية، وهو ما يساعد النبات على إعادة توجيه جهوده نحو أماكن أكثر ملاءمة. ويكمن جوهر هذا التفاعل الذكي في زيادة سريعة في مستويات مركبات الأكسجين التفاعلية، في أطراف الجذور. وتعمل هذه المركبات كإشارات ضغط بيئي، تنبه النبات إلى أنه دخل منطقة جافة، وتستحثه على تغيير مسار النمو. تمكن العلماء من تحديد كيف تتفاعل هذه المركبات مع بروتين معيّن، وهرمون نباتي مسؤول عن تنظيم النمو والتطور، بحيث يعمل هذا البروتين كمفتاح جزيئي يدمج بين الإشارات البيئية المتعلقة بالجفاف، والتحكم الهرموني الداخلي للنبات لتشكيل بنية الجذر بطريقة تكيفية. محاصيل مقاومة للجفاف ويقول الباحثون إن البروتين المعروف باسم "عامل الاستجابة لهرمون الأوكسين رقم 7" يلعب دوراً محورياً في تنظيم نمو الجذور استجابة لذلك الهرمون النباتي، وهو المسؤول عن توجيه النمو في أجزاء مختلفة من النبات، وخاصة الجذور. ففي الظروف العادية، حين تكون التربة رطبة، يُفعِّل هذا البروتين الجينات المسؤولة عن إنبات التفرعات الجذرية الجانبية. لكن عند دخول الجذور إلى منطقة جافة، يرتفع تركيز مركبات الأكسجين التفاعلي، مما يؤدي إلى تعطيل مؤقت لنشاط البروتين، وبالتالي يتوقف تكوين الجذور الجانبية، ويتجه النمو نحو مناطق تحتوي على ماء. ويعمل هذا البروتين يعمل كحلقة وصل بين إحساس الجذر برطوبة التربة وبين القرار بالنمو، ويتحول إلى مفتاح يُفتَح أو يُغلَق حسب الظروف البيئية، ما يجعله هدفاً محورياً للعلماء الساعين لتطوير محاصيل أكثر قدرة على تحمّل الجفاف. ويقول الباحثون إن هذه الآلية سريعة وفعالة، وتتيح للنباتات الإحساس بسرعة بضغط الجفاف، واتخاذ رد فعل شبه فوري، ما يمكنها من الحفاظ على مواردها وتوجيه النمو الجذري بكفاءة، بحسب ظروف البيئة المحيطة كما تٌظهر كيف يمكن لبروتين واحد فقط أن يعمل كمستشعر بالغ الحساسية، يربط بين استشعار الإجهاد البيئي وقرارات النمو لدى النبات، ويفتح بذلك آفاقاً واعدة في مجال تطوير محاصيل معدلة وراثياً تتحمل الجفاف. ويكتسب هذا الاكتشاف أهمية متزايدة في ظل تفاقم موجات الجفاف بسبب التغير المناخي، حيث أصبحت الحاجة ملحة لفهم كيفية تفاعل الجذور مع نقص المياه لتصميم محاصيل قادرة على البقاء في بيئات زراعية أكثر قسوة.

العربية

منذ 13 ساعات

• العربية

أشبه بخيال علمي.. قارة أفريقيا بدأت تنقسم إلى شطرين

تتجه خريطة العالم بأكمله إلى التحول بشكل جذري بسبب التغيرات التي يشهدها باطن الأرض، فيما خلص العلماء في أحدث اكتشافاتهم إلى أن قارة أفريقيا سوف تنقسم إلى شقين، في حالة أشبه بمشاهد الخيال العلمي. وبحسب التقرير الذي نشرته جريدة "ديلي ميل" البريطانية، واطلعت عليه "العربية نت"، فإن ثمة صدعا هائلا يقوم حالياً بشق ثاني أكبر قارة على وجه الأرض، من الشمال الشرقي إلى الجنوب، وهو ما يعني أنها ستصبح جزأين في المستقبل وسوف تختفي خريطة القارة الأفريقية التي يعرفها العالم اليوم. وفي دراسة جديدة، كشف باحثون عن أدلة على ارتفاعات منتظمة من الصخور المنصهرة من أعماق سطح الأرض، تحت إثيوبيا. وتؤدي هذه النبضات إلى تمزيق القارة تدريجياً وتشكيل محيط جديد، وفقاً لباحثين من جامعة سوانزي، حيث صرحت الدكتورة إيما واتس، الباحثة الرئيسية: "سيمتد الانقسام في النهاية إلى أسفل أفريقيا". ويقول العلماء إن الانقسام بدأ بالفعل ويحدث الآن، ولكن بمعدل بطيء يبلغ ما بين خمسة إلى 16 ملم سنوياً. وبالنسبة للإطار الزمني، ستستغرق عملية تمزيق أفريقيا ملايين السنين قبل أن تكتمل. وتشير الدكتورة واتس وزملاؤها إلى خليج عدن، وهو مسطح مائي ضيق نسبياً يفصل أفريقيا جنوباً عن اليمن شمالاً، حيث يقولون إنه تمزق صغير في قطعة ملابس، قد يبدأ حدث الانفصال التدريجي في خليج عدن وينتشر تدريجياً نحو الأسفل. وبحلول الوقت الذي يكتمل فيه الانقسام، ربما بعد خمسة إلى عشرة ملايين سنة من الآن، ستتكون أفريقيا من كتلتين يابستين، وستكون الكتلة الأرضية الأكبر في الغرب، وتضم معظم الدول الأفريقية الـ54 الحديثة، مثل مصر والجزائر ونيجيريا وغانا ونامبيا. وفي غضون ذلك، ستشمل الكتلة الأرضية الأصغر شرقاً الصومال وكينيا وتنزانيا وموزمبيق وجزءاً كبيراً من إثيوبيا. وصرحت الدكتورة واتس: "ستبلغ مساحة الجزء الأصغر الذي ينفصل شرقاً حوالي مليون ميل مربع، وستبلغ مساحة الكتلة الأرضية الأكبر المتبقية ما يزيد قليلاً عن 10 ملايين ميل مربع". ولإجراء الدراسة، جمع الفريق أكثر من 130 عينة من الصخور البركانية من جميع أنحاء منطقة عفار، حيث في هذه المنطقة، تلتقي ثلاث صفائح تكتونية، تُسمى الصدع الإثيوبي الرئيسي، وصدع البحر الأحمر، وصدع خليج عدن، وهي "متباعدة"، أي أنها تبتعد عن بعضها البعض. واستخدم الخبراء هذه العينات، بالإضافة إلى البيانات المتاحة والنمذجة الإحصائية المتقدمة، لدراسة بنية قشرة الأرض والوشاح الذي يقع تحتها. ويُعد الوشاح، وهو الطبقة الأكثر سمكاً في الكوكب، صخراً صلباً في الغالب ولكنه يتصرف كسائل لزج، ويُساعد التباعد (تباعد الصفائح) على ارتفاع الوشاح. وقالت الدكتورة واتس: "وجدنا أن الوشاح تحت عفار ليس متجانسًا أو ثابتًا، بل ينبض". وتابعت: "هذه النبضات الصاعدة من الوشاح المنصهر جزئيًا تُوجَّه بواسطة الصفائح المتصدعة أعلاها". وعلى مدى ملايين السنين، ومع تباعد الصفائح التكتونية في مناطق الصدع مثل عفار، فإنها تتمدد وتترقق حتى تتمزق، مُشيرةً إلى ولادة محيط جديد.

الشرق الأوسط

منذ 13 ساعات

• الشرق الأوسط

صخور كندية عمرها 4.16 مليار سنة شاهدة على ولادة الكوكب

حدَّد العلماء ما قد يكون أقدم صخور على كوكب الأرض، وذلك في تكوينٍ صخري يقع في كندا. فمنذ زمن طويل، عُرفت صخور «حزام نوفواغيتوك غرينستون» بقِدمها الشديد، وهي سهول من الحجر الرمادي المخطَّط تقع على الشاطئ الشرقي لخليج هدسون في مقاطعة كيبيك الكندية. لكنّ الباحثين لم يتّفقوا على عمرها الدقيق. ووفق وكالة «أسوشييتد برس»، تشير بحوث تعود إلى عقدين من الزمن إلى أنّ هذه الصخور قد يبلغ عمرها 4.3 مليار سنة، مما يضعها ضمن أقدم فترات في تاريخ الأرض. غير أنَّ علماء آخرين، باستخدام تقنية تأريخ مختلفة، شكَّكوا في هذه النتائج، مشيرين إلى أنّ ملوّثات قديمة أثّرت في دقة التقديرات، وأنَّ العمر الفعلي أقرب إلى 3.8 مليار سنة. في الدراسة الجديدة، أخذ الباحثون عيّنة من جزء مختلف من التكوين الصخري عينه، وقدَّروا عمرها باستخدام الطريقتين السابقتين، عبر قياس كيفية تحلُّل عنصر مشعّ إلى عنصر آخر بمرور الزمن. وأظهرت النتيجة أنَّ عمر الصخور يقارب 4.16 مليار سنة. ذاكرة الكوكب (رويترز) وقال المؤلِّف الرئيسي للدراسة، جوناثان أونيل من جامعة أوتاوا: «الطريقتان أعطتا نتيجة واحدة تماماً»؛ وقد نُشرت الدراسة في مجلّة «ساينس» العلمية. تشكلت الأرض قبل نحو 4.5 مليار سنة من سحابة منهارة من الغبار والغاز عقب تشكُّل النظام الشمسي. وغالباً ما تُذاب الصخور البدائية ويُعاد تدويرها بفعل حركة الصفائح التكتونية الأرضية، مما يجعل وجودها على سطح الأرض اليوم نادراً جداً. وعثر العلماء على صخور يعود عمرها إلى 4 مليارات سنة في تكوين كندي آخر يُعرف باسم مجمّع «أكاستا النيس»، لكن من المحتمل أن تكون صخور «نوفواغيتوك» أقدم من ذلك. قد تُتيح دراسة صخور من أقدم فترات الأرض لمحة عن شكل الكوكب آنذاك، وكيف تحوّلت محيطات الحمم البركانية إلى صفائح تكتونية. وقال الأستاذ بجامعة أيوا، مارك ريغان، وهو باحث في البراكين والصخور البركانية ولم يشارك في الدراسة:«أن تمتلك عيّنة مما كان يحدث على الأرض في ذلك الزمان البعيد هو أمر ذو قيمة كبيرة». العلماء يقتربون من أقدم صخور الكوكب (رويترز) يقع هذا التكوين الصخري على أراضٍ تابعة لقبيلة «إنوكجواك»، وقد فرض شعب السكان الأصليين (الإنويت) قيوداً مؤقتة على أخذ عيّنات من الموقع، نتيجة الأضرار التي لحقت بالمكان خلال زيارات سابقة للعلماء. وقال تومي باليسر، الذي يدير الأرض من خلال مؤسّسة «بيتوفيك»، إن زيارات بعض الجيولوجيين للموقع أدّت إلى اقتطاع أجزاء كبيرة من الصخور، وقد لاحظت الجالية وجود بعض هذه القطع معروضة للبيع عبر الإنترنت. وأوضح باليسر، وهو أحد أبناء المنطقة: «ثمة اهتمام كبير بهذه الصخور، ونحن نتفهّم ذلك، لكننا فقط لا نريد مزيداً من الضرر». وتسعى الجالية الإنويتية إلى التعاون مع العلماء لإنشاء حديقة إقليمية تحمي الأرض، مع السماح بإجراء بحوث علمية فيها.