تمتلك النباتات قدرة مذهلة على تجديد الأنسجة التالفة، ولكن ليس هناك فهم كامل لكيفية ذلك. والآن، اكتشف باحثون من اليابان آليات العمل المتضمنة في هذه القوة الخارقة.

في دراسة نُشرت مؤخرًا في مجلة "Nature Communications"، كشف فريق بحث يقوده جامعة أوساكا أن الخلايا داخل أوراق النبات قد تكون قادرة على اكتشاف الضغط الميكانيكي - أو نقصه - لتحديد مكانها ونوع الخلايا التي تتطور لتصبحها ردًا على الضرر.

في النباتات البرية، تُعد الطبقة الخارجية من الأنسجة النسيج الخارجي الذي يشكل حاجزًا بين البيئة الخارجية والأنسجة الداخلية للنباتات. يحميها من التوترات البيئية. وقد أظهرت دراسة هذا النوع من الخلايا أن تحديد مصير الخلية - أي كيفية تطور الخلية لتصبح نوعًا نهائيًا - يعتمد على موقع الخلية داخل النبات المتطور. على سبيل المثال، تحتوي الطبقة الخارجية فقط على الخلايا السطحية.

ويقول هيرويوكي إيدا، المؤلف الرئيسي للدراسة: "حتى الآن، كان غير معروف كيف يتشكل الطبقة الخارجية فقط من الخلايا الأكثر تطورًا في النبات. في هذه الدراسة، قمنا بدراسة آليات هذه العملية".

للقيام بذلك، قام الباحثون بتجريد الطبقة الخارجية لأوراق الشتلات باستخدام ملقط حاد، مكشوفين بذلك خلايا الجنينة - "الورقة الوسطى" التي تكمن أسفل الطبقة الخارجية وتتكون من طبقات من الخلايا المتخصصة في عملية التمثيل الضوئي - إلى السطح. أدى هذا التعرض إلى تحفيز هذه الخلايا لزيادة إنتاج جين يُدعى ATML1، والمعروف بتعزيز تمايز الخلايا الجلدية.

عندما قمنا بتطبيق ضغط ميكانيكي على الموقع المكشوف، وجدنا أن هذا يكفي لخفض تعبير ATML1 في الخلايا الجنينة الخارجية الأكثر تطورًا،" يقول شينوبو تاكادا، المؤلف الرئيسي. "أشارت هذه النتيجة إلى أنه كان يتطلب التخلص من هذا الضغط لتفعيل ATML1 في الخلايا الجنينة المكشوفة."

تكشف هذه النتائج أن الخلايا النباتية قد تكون قادرة على اكتشاف القوى الميكانيكية وتحديد موقعها الخاص بالنسبة لسطح الورقة - سواء كانت تقع على السطح أو في الأنسجة الداخلية - وبالتالي التمايز إلى أنواع خلايا مناسبة.

"تحديدًا، تشير نتائجنا إلى أن الإشارات المتعلقة بموقع الخلايا بالنسبة لسطح النبات، على سبيل المثال من خلال التوقيع الميكانيكي، تُستخدم لتقييد نشاط ATML1 في الخلايا السطحية، وتمكين تجدد الخلايا الجلدية"، يوضح إيدا.

لقد أجابت نتائج هذه الدراسة ليس فقط على سؤال طويل الأمد حول الأهداف الجزيئية لتغير مصير الخلايا في الطبقة الجلدية والجنينة لأوراق النبات، بل تقدم أيضًا رؤى جديدة في آليات تحديد مصير الخلية المعتمدة على الموقع في النباتات، وهي أداة قوية لفحص هذا الجانب من فيزيولوجيا النبات. وقد يؤدي ذلك بدوره إلى فهم محسّن للآليات الأساسية للقدرة العالية على التجدد للنباتات