زیست شناسی گیاهی

رازِ توهم‌زایی قارچ‌های جادویی؛ سلاح شیمیایی علیه حشراتقارچ‌های توهم‌زا یا «سایلوسایبین» هزاران سال است که تجارب روان‌گردان را برای انسان به ارمغان آورده‌اند، اما تحقیقات جدید نشان می‌دهد که دلیل اصلی تکامل این ماده‌ی شیمیایی در طبیعت، مقابله با حشرات گرسنه بوده است؛ یعنی یک نوع «سلاح بیولوژیک» برای دفاع از خود.ماده‌ی موثر در این قارچ‌ها «سایلوسایبین» نام دارد که در مغز انسان با اتصال به گیرنده‌های سروتونین، اثرات توهم‌زایی ایجاد می‌کند. اما سوال همیشگی این بود که چرا قارچ‌ها باید ترکیبی شبیه به انتقال‌دهنده‌های عصبیِ جانوران بسازند؟ فرضیه‌ی اصلی این بود که این ماده نقشی دفاعی در برابر حشراتی دارد که از قارچ تغذیه می‌کنند، اما تا به حال این فرضیه به طور عملی آزمایش نشده بود.برای آزمایش این موضوع، دانشمندان دانشگاه پلیموث انگلستان، قارچ جادویی را خشک و پودر کردند و آن را با غذای لارو (کرم‌های کوچک) مگس میوه مخلوط کردند. سپس چرخه‌ی زندگی این لاروها را از نزدیک زیر نظر گرفتند تا ببینند چند تا زنده می‌مانند، سرعت رشدشان چقدر است و آیا مگس‌های بالغِ به‌دست‌آمده، تغییرات رشدی یا نقص دارند یا نه. در آزمایشی دیگر، عصاره‌ای از قارچ را با مقداری شکر مخلوط کردند و لاروها را برای یک ساعت در آن غوطه‌ور ساختند تا نحوه‌ی حرکتشان را بررسی کنند (که محققان آن را «حمام کردن در سوپ شیرینِ قارچ جادویی» توصیف کرده‌اند).نتایج بسیار چشمگیر بود. لاروهایی که غذای حاوی قارچ جادویی خوردند، نرخ زنده‌مانی بسیار کمتری نسبت به گروه شاهد (گروهی که غذای معمولی خوردند) داشتند. در دوزهای پایین، بیش از نیمی از لاروها پیش از رسیدن به بلوغ مردند و در دوزهای بالا، تنها حدود یک‌چهارم آنها توانستند به مگس بالغ تبدیل شوند. حتی آنهایی که زنده ماندند، رشد ضعیفی داشتند؛ بدنشان کوچک‌تر بود و بال‌های چپ و راستشان نامتقارن شده بود که در زیست‌شناسی، نشانه‌ی کلاسیکِ «استرسِ رشدی» است.علاوه بر این، محققان هفت گونه قارچ مختلف را از مناطق بومی انگلستان جمع‌آوری کردند و دی‌ان‌ای حشرات ساکن روی آنها را بررسی کردند. نتیجه نشان داد که قارچ‌های توهم‌زا میزبان گروه خاصی از حشرات بودند که با بقیه‌ی قارچ‌ها تفاوت داشت؛ یعنی این ماده‌ی شیمیایی باعث می‌شود که فقط حشرات خاصی بتوانند از آنها تغذیه کنند یا روی آنها زندگی کنند.البته نکات غیرمنتظره‌ای هم در این تحقیق وجود داشت؛ برای مثال، مگس‌هایی که گیرنده‌های سروتونینشان ضعیف‌تر بود (یعنی سایلوسایبین نمی‌توانست به خوبی به آنها متصل شود)، تأثیرات بدتری را متحمل شدند که نشان می‌دهد سازوکار این سمیت، کمی پیچیده‌تر از چیزی است که تصور می‌شد. محققان تأکید دارند که فرضیه‌های دیگری مانند دفع راب‌ها (حلزون‌های بی‌صدف) یا حتی دستکاری حشرات برای پخش بهتر هاگ‌ها نیز باید بررسی شود.@PlantPhysiol

راز تأمین انرژی شبکیه چشم پرندگان بدون نیاز به اکسیژن چشم‌های جانوران به روش‌های مختلفی تکامل یافته‌اند و این موضوع در پرندگان نیز دیده می‌شود. شبکیه‌ی چشم پرندگان، برخلاف چشم انسان، بسیار ضخیم است اما هیچ رگ خونی به درون آن نفوذ نمی‌کند. از آنجایی که بافت شبکیه برای عملکرد صحیح به انرژی زیادی نیاز دارد، این سوال همیشه مطرح بوده که چگونه اکسیژن کافی به این بافت ضخیم و بدون رگ می‌رسد.برای حل این معما، «کریستین دامسگارد» از دانشگاه آرهوس دانمارک و همکارانش، آزمایشی روی چشم سهره‌های زبرا (یک گونه پرنده) انجام دادند. آنها حسگرهای ریزی بر روی چشم این پرندگان قرار دادند تا میزان اکسیژن را اندازه‌گیری کنند. نتیجه‌ی آزمایش نشان داد که لایه‌های داخلی شبکیه‌ی این پرندگان، اصلاً اکسیژنی دریافت نمی‌کنند.پس از این کشف، آنها فعالیت ژن‌های مرتبط با متابولیسم را در بخش‌های مختلف شبکیه اندازه‌گیری کردند. نتایج نشان داد که بخش‌های فاقد اکسیژن، به شدت از فرآیندی به نام «گلیکولیز» استفاده می‌کنند. گلیکولیز یک مسیر متابولیکی است که در آن، مولکول‌های قند (گلوکز) بدون نیاز به اکسیژن تجزیه شده و انرژی تولید می‌کنند. اما سوال بعدی این بود که منبع تأمین این قند فراوان چیست؟دانشمندان دریافتند که یک ساختار خاص در چشم پرندگان به نام «پِکْتِن اکولی» (Pecten Oculi)، که مجموعه‌ای از رگ‌های خونی به شکل شانه است، عملاً شبکیه را در گلوکز غرق می‌کند. به عبارت دیگر، این ساختار، قند مورد نیاز برای فرآیند گلیکولیز را تأمین می‌کند و به شبکیه اجازه می‌دهد تا بدون اتکا به اکسیژن، انرژی خود را از قند دریافت کند. به این ترتیب، مشکل فقدان رگ‌های خونی در شبکیه‌ی ضخیم پرندگان حل می‌شود و آنها می‌توانند با استفاده از قند، نیاز انرژی خود را برطرف سازند.@PlantPhysiol