زیست‌شناسی زیست‌شناسی گیاهی
بر پایه‌ی ۵ منبع علمی

گیاه‌ها چطور از خودشون دفاع می‌کنن؟

کرمی که داره برگ کرک‌دار یه گیاه رو می‌جوه، قطره‌ی شیرابه‌ی سفید از جای زخم بیرون اومده و یه حشره‌ی شکارچی داره از ساقه بالا میاد
۴ دقیقه کاوش آخرین به‌روزرسانی: ۶ آبان ۱۴۰۵
مفهوم‌های این کاوش شیرابه، آلکالوئید، موج کلسیم، هورمون دفاعی
این کاوش را چطور دوست داری دنبال کنی؟ ۴ ارائه‌ی دیگر در راه‌اند
روخوانی نوشتار هنوز آماده نیست
به‌زودی

پاسخ کوتاه گیاه نمی‌تونه فرار کنه، پس دفاعش رو روی تن خودش داره. یه بخشش همیشه روشنه: لایه‌ی مومی و کرک‌های ریز روی برگ، دیواره‌های سفت، شیرابه‌ای که کرم رو گیر می‌ندازه و سم‌هایی مثل نیکوتین. یه بخش دیگه چون ساختنش به رشد گیاه ضربه می‌زنه، فقط وقت حمله روشن می‌شه. گیاه جویدن یه حشره رو از ضربه‌ی باد تشخیص می‌ده، بدون این‌که عصبی داشته باشه خبرش رو به برگ‌های دیگه می‌رسونه و چند دقیقه بعد مواد دفاعی می‌سازه. حتی بویی پخش می‌کنه که شکارچی‌های همون حشره رو به کمک صدا می‌زنه.

گیاه و حشره کنار هم ۴۰۰ میلیون سال این‌قدره که گیاه‌های خشکی و حشره‌ها کنار هم زندگی می‌کنن.

دفاعی که همیشه روشنه

حتماً برات پیش اومده که ساقه‌ی یه گیاه رو بشکنی و یه مایع سفید و چسبناک ازش بیاد بیرون. این اتفاقی نیست. تقریباً هیچ گیاهی نیست که دست‌کم یه حشره نخوردش، و گیاه نمی‌تونه فرار کنه. پس هرچی برای دفاع داره باید روی تن خودش باشه.

اولین لایه‌ش دیواره‌ست. لایه‌ی مومی روی برگ سطحش رو لیز می‌کنه و خیلی از حشره‌ها رو دور نگه می‌داره. وقتی پژوهشگرها کرک‌های ریز برگ رو برداشتن، حشره‌ها بیشتر خوردن و بیشتر رشد کردن. دیواره‌ی سلول‌ها هم با مواد چوبی سفت‌تر می‌شه.

بعضی گیاه‌ها شیرابه هم دارن. توی یه گیاه بالارونده، شیرابه راه میاد تا جای زخم، همون‌جا می‌بنده و کرمی رو که داره می‌خوره گیر می‌ندازه. بعد نوبت سم‌هاست. گیاه‌ها هزاران آلکالوئید می‌سازن، مثل همون نیکوتین توی تنباکو. بیشتر از دو هزار گونه‌ی گیاهی هم ترکیبی دارن که وقتی جویده می‌شه سیانور آزاد می‌کنه.

یک واژه آلکالوئید (Alkaloid) گروه بزرگی از ترکیب‌هایی که گیاه برای دفاع می‌سازه، مثل نیکوتین.

گیاه می‌فهمه کی داره می‌خوردش

اگه گیاه با هر زخمی همه‌ی دفاعش رو روشن کنه، با هر تگرگ و باد شدید خودش رو هدر نمی‌ده؟ جالبش اینه که گیاه این دو تا رو از هم جدا می‌کنه. بزاق و ترشحات دهن حشره واکنشی قوی‌تر از یه زخم ساده راه می‌ندازن.

گیاه حتی صدای جویدن رو «حس» می‌کنه. پژوهشگرهای دانشگاه میزوری لرزش برگ زیر دندون یه کرم رو با لیزر ضبط کردن و برای گیاه‌ها پخش کردن. بعد گذاشتن کرم‌ها از این گیاه‌ها بخورن. گیاه‌هایی که قبلاً لرزش جویدن رو «شنیده» بودن روغن خردل بیشتری ساختن، که خیلی از کرم‌ها ازش خوششون نمیاد. لرزش یه باد ملایم یا صدای حشره‌های دیگه چنین اثری نداشت.

یعنی گیاه گوش نداره، ولی فرق جویدن یه کرم رو با تکون خوردن توی باد می‌فهمه. مثل ما که صدای قدم یه آشنا رو از صدای باد پشت پنجره جدا می‌کنیم، نه؟

پیامی که بدون عصب می‌ره

دفاع برای گیاه مجانی نیست. ساختن همون ترکیب‌های سیانوری رشدش رو کم می‌کنه. برای همین یه بخش دفاعش فقط وقت حمله روشن می‌شه، مثل موادی که گوارش حشره رو به هم می‌ریزن و بعد از زخم توی برگ زیاد می‌شن.

ولی وقتی فقط یه برگ زخمی شده، بقیه‌ی برگ‌ها از کجا خبردار می‌شن؟ ما برای این کار عصب داریم، گیاه نداره. پژوهشگرهای دانشگاه ویسکانسین گیاهی ساختن که هرجا کلسیم داشت نور می‌داد. وقتی یه کرم برگی رو جوید، ظرف چند ثانیه یه موج نورانی از همون برگ راه افتاد و چند دقیقه بعد به برگ‌های دیگه رسید. همین موج کلسیم بود که خبر رو برد.

کمی بعد هورمون دفاعی توی اون برگ‌ها بالا رفت، همون ماده‌ای که ساختن مواد دفاعی رو روشن می‌کنه. توی یه گیاه کوچیک از خانواده‌ی کلم، این هورمون چند دقیقه بعد از زخم بالا می‌ره و حدود یه ساعت و نیم بعد ده‌ها برابر می‌شه.

کرم فقط یه برگ رو می‌جوه، ولی چند ثانیه بعد یه موج کلسیم از همون برگ راه می‌افته و چند دقیقه بعد به همه‌ی برگ‌ها می‌رسه. هورمون دفاعی توی برگ‌های دور فقط وقتی بالا می‌ره که این موج بهشون رسیده باشه.
یک واژه موج کلسیم (Calcium wave) بالا رفتن کلسیم که مثل یه موج از برگ زخمی به برگ‌های دیگه پخش می‌شه و خبر حمله رو بهشون می‌رسونه.

کمک خواستن از دشمنِ دشمن

گیاهی که داره خورده می‌شه بو پخش می‌کنه، و این بو حشره‌هایی رو صدا می‌زنه که همون کرم رو می‌خورن. توی یه آزمایش دوساله در بیابانی در یوتا، حشره‌های شکارچی روی تنباکوهای وحشی‌ای که این بو رو پخش می‌کردن دو تا چهار برابر بیشتر تخم و کرم خوردن. این کمک خواستن به گیاه می‌ارزید: وقتی شکارچی‌ها تعداد کرم‌ها رو حدود نصف کردن، این گیاه‌ها نزدیک دو برابر غنچه و گل دادن.

بوی گیاه زخمی رو همسایه‌ها هم می‌شنون. تنباکوی وحشی‌ای که کنار یه درمنه‌ی زخمی رشد می‌کرد دفاعش رو بالا برد و کمتر خورده شد، ولی فقط وقتی فاصله‌شون کمتر از ۱۰ سانتی‌متر بود. با این حال این گوش وایسادن همیشه بذر بیشتری براش نیاورد.

پس گیاهی که به چشم ما فقط یه جا وایساده، داره حس می‌کنه، پیام می‌فرسته و کمک می‌خواد. ولی اگه این‌قدر خوب دفاع می‌کنه، چرا هنوز این‌همه برگ خورده‌شده دور و برمون می‌بینیم؟

گیاه زخمی با بوش شکارچی‌های کرم رو صدا می‌زنه. توی آزمایش یوتا، شکارچی‌ها روی تنباکوهایی که بو پخش می‌کردن دو تا چهار برابر بیشتر تخم و کرم خوردن، کرم‌ها حدود نصف شدن و این گیاه‌ها نزدیک دو برابر غنچه و گل دادن. عددهای روی تصویر فقط برای نشون دادن نسبت‌هان.

گیاه یه دفاع همیشگی داره، از موم و کرک تا شیرابه و سم، و یه دفاع پرهزینه که فقط وقت حمله روشن می‌شه: جویدن رو تشخیص می‌ده، خبرش رو بدون عصب پخش می‌کنه و با بو شکارچی‌ها رو صدا می‌زنه.

این پاسخ از کجا آمده

هر چیزی که بالا خواندی از این ۵ منبع بیرون آمده. اگر خواستی خودت سرچشمه را ببینی، لینک‌ها همین‌جاست.

۵ منبع
۱ Plant Defense against Insect Herbivores (Fürstenberg-Hägg, Zagrobelny, Bak, International Journal of Molecular Sciences, 2013) بخش اول، دوم و سوم پژوهش داوری‌شده ۲ Blazes of light reveal how plants signal danger long distances (University of Wisconsin–Madison, 2018) بخش سوم نهاد رسمی ۳ Plants respond to leaf vibrations caused by insects' chewing (ScienceDaily, from University of Missouri, 2014) بخش دوم رسانه‌ی علمی ۴ Herbivory-induced volatiles function as defenses increasing fitness of the native plant Nicotiana attenuata in nature (Schuman, Barthel, Baldwin, eLife, 2012) بخش چهارم پژوهش داوری‌شده ۵ Herbivore damage to sagebrush induces resistance in wild tobacco, evidence for eavesdropping between plants (Karban et al., Oikos, 2003) بخش چهارم پژوهش داوری‌شده