برخی از ارکیده‌ها در شرایط مناسب انگلی می‌شوند
1
ارکیده‌ها از متنوع‌ترین و شگفت‌انگیزترین گیاهان جهان هستند. توانایی آن‌ها در سازگاری با محیط‌های مختلف باعث شده که در جنگل‌ها، چمنزارها و حتی مناطق صخره‌ای رشد کنند.
در حالی که بیشتر ارکیده‌ها برای تأمین غذای خود به فتوسنتز متکی هستند، برخی از گونه‌ها مسیر متفاوتی را انتخاب کرده‌اند. این ارکیده‌ها به جای تولید انرژی خود، از قارچ‌ها تغذیه می‌کنند.
این تغییر انگلی یک پرسش جالب را مطرح می‌کند: چرا یک گیاه باید توانایی تولید غذای خود را کنار بگذارد و کاملاً به یک موجود دیگر وابسته شود؟
محققان دانشگاه کوبه برای بررسی این راز، گونه‌ای از ارکیده به نام Oreorchis patens را مطالعه کردند که هم به‌صورت فتوسنتزی و هم انگلی وجود دارد. یافته‌ها نشان می‌دهد که این تغییر، الزاماً به دلیل نیاز نیست، بلکه فرصتی است که تحت شرایط خاصی ایجاد می‌شود.
تعادل بین فتوسنتز و انگل بودن
بیشتر ارکیده‌ها با قارچ‌ها رابطه‌ای همزیستی دارند؛ بدین معنا که گیاه از طریق فتوسنتز قند تولید می‌کند و در مقابل، قارچ‌ها آب و مواد مغذی حیاتی را فراهم می‌کنند.
این ارتباط به نفع هر دو موجود است و راهبردی کلیدی برای بقای ارکیده‌ها در محیط‌های فقیر از نظر مواد مغذی به شمار می‌آید. اما برخی از ارکیده‌ها دیگر در این تبادل مشارکت نمی‌کنند. آن‌ها به جای فتوسنتز، تمام مواد مغذی خود را از قارچ‌ها می‌گیرند و در واقع به انگل تبدیل می‌شوند.
سوئتسوگو کنجی، گیاه‌شناس دانشگاه کوبه، در این رابطه می‌گوید:
“همیشه برایم جالب بوده که چگونه ارکیده‌ها انگلی می‌شوند. چرا یک گیاه باید از وابستگی به فتوسنتز دست بکشد و به‌جای آن، از قارچ‌ها ‘دزدی’ کند؟”
این پرسش، محققان را به مطالعه Oreorchis patens سوق داد، گونه‌ای که فرصت نادری برای مشاهده گذار از همزیستی به انگل‌گری فراهم می‌کند.
استراتژی دوگانه یک ارکیده
بر خلاف ارکیده‌های کاملاً انگلی، Oreorchis patens همچنان توانایی فتوسنتز را دارد. اما می‌تواند تا نیمی از مواد مغذی خود را نیز از قارچ‌ها جذب کند. این ویژگی، آن را به یک مدل عالی برای بررسی دلایل کنار گذاشتن جزئی فتوسنتز در برخی ارکیده‌ها تبدیل می‌کند.
سوئتسوگو مشاهده کرد که برخی از افراد این گونه، ریشه‌هایی غیرمعمول به شکل مرجان تولید می‌کنند؛ ساختاری که شبیه به ریشه‌های ارکیده‌های کاملاً انگلی است.
او در این باره می‌گوید:
“فکر کردم اگر بتوانم گیاهانی را که دارای این اندام‌ها هستند با آن‌هایی که ریشه‌های عادی دارند مقایسه کنم، می‌توانم میزان مواد مغذی اضافی را که دریافت می‌کنند اندازه‌گیری کنم و مشخص کنم که آیا این مواد اضافی باعث رشد بیشتر یا موفقیت تولیدمثلی آن‌ها می‌شود یا نه.”
چوب در حال پوسیدگی به ارکیده‌ها در جذب مواد مغذی کمک می‌کند
برای کشف نقش قارچ‌ها در این فرآیند، محققان ارکیده‌هایی را که در محیط‌های مختلف رشد می‌کنند، بررسی کردند. این مطالعه که در مجله The Plant Journal منتشر شده، الگوی جالبی را آشکار کرد.
زمانی که Oreorchis patens در نزدیکی چوب پوسیده رشد می‌کند، شرکای قارچی خود را به گونه‌هایی تغییر می‌دهد که در تجزیه مواد آلی نقش دارند. این تغییر به ارکیده امکان می‌دهد که مقدار بسیار بیشتری از مواد مغذی را از میزبان‌های قارچی خود استخراج کند.
جالب اینجاست که با وجود افزایش وابستگی به قارچ‌ها، این ارکیده فتوسنتز را متوقف نمی‌کند. در عوض، مواد مغذی اضافی باعث رشد بیشتر آن شده و گیاه را بزرگ‌تر و مقاوم‌تر می‌کند. ارکیده‌هایی که در این شرایط قرار دارند، همچنین گل‌های بیشتری تولید می‌کنند که نشان‌دهنده یک مزیت تولیدمثلی آشکار است.
سوئتسوگو در این باره می‌گوید:
“به‌طور خلاصه، این ارکیده‌ها فقط جایگزینی برای کاهش فتوسنتز خود پیدا نکرده‌اند، بلکه کل بودجه تغذیه‌ای خود را افزایش داده‌اند.”
او اضافه می‌کند:
“این ارتباط تطبیقی بین انگل‌گری قارچی و افزایش رشد گیاه، برای من هیجان‌انگیزترین جنبه این کشف است، زیرا توضیحی زیست‌محیطی و ملموس برای این پرسش ارائه می‌دهد که چرا یک گیاه فتوسنتزکننده ممکن است این مسیر را انتخاب کند.”
چرا همه ارکیده‌ها انگلی نمی‌شوند؟
با وجود مزایای آشکار این روش، کمتر از ۱۰ درصد از افراد گونه Oreorchis patens رفتار انگلی از خود نشان می‌دهند. محققان دریافتند که این ارکیده‌های انگلی فقط در نزدیکی تنه‌های درختان افتاده و در حال پوسیدگی یافت می‌شوند.
این موضوع نشان می‌دهد که گذار به انگل‌گری نیازمند مجموعه‌ای خاص از شرایط است، به‌ویژه حضور قارچ‌هایی که بتوانند بار تغذیه‌ای بالاتری را تحمل کنند.
این قارچ‌های تخصصی فقط در چوب در حال پوسیدگی و آن هم در مراحل خاصی از تجزیه رشد می‌کنند. از آنجایی که چنین شرایطی کمیاب و غیرقابل پیش‌بینی است، بیشتر افراد این گونه همچنان عمدتاً به فتوسنتز متکی می‌مانند.
به بیان دیگر، گذار به انگل‌گری تنها زمانی اتفاق می‌افتد که قارچ‌های مناسب در دسترس باشند، نه لزوماً زمانی که ارکیده نیاز بیشتری به مواد مغذی داشته باشد.
مسیرهای آینده پژوهش
اگرچه این مطالعه بینشی درباره علت انگلی شدن برخی از ارکیده‌ها ارائه می‌دهد، اما هنوز سؤالات زیادی بی‌پاسخ مانده است. دانشمندان هنوز نمی‌دانند چه عواملی باعث ایجاد ریشه‌های مرجان‌مانند در Oreorchis patens می‌شود.
احتمالاً عوامل محیطی در این فرآیند نقش دارند، اما مکانیسم‌های دقیق آن هنوز مشخص نیست.
سؤال دیگر این است که این ارکیده تا چه اندازه در انتخاب شرکای قارچی خود انعطاف‌پذیر است و آیا گونه‌های دیگر نیز رفتار مشابهی نشان می‌دهند یا خیر.
سوئتسوگو این تحقیق را بخشی از یک تلاش گسترده‌تر برای درک طیف کامل استراتژی‌های گیاهی می‌داند و می‌گوید:
“این کار بخشی از یک تلاش بزرگ‌تر برای کشف پیوستار میان فتوسنتز و انگل‌گری کامل است. در نهایت، امیدوارم چنین کشفیاتی باعث درک عمیق‌تر ما از راهبردهای متنوع ارکیده‌ها در تعادل بین سبک‌های زندگی مختلف شود و به حفظ تنوع شگفت‌انگیز این گیاهان در جنگل‌های ما کمک کند.”
تلاش برای حفاظت از ارکیده‌ها
درک نحوه تعامل ارکیده‌ها با قارچ‌ها برای تلاش‌های حفاظتی بسیار مهم است. بسیاری از ارکیده‌های انگلی به گونه‌های خاصی از قارچ‌ها وابسته‌اند، به این معنی که تغییرات در اکوسیستم‌های جنگلی می‌تواند بقای آن‌ها را تهدید کند.
با مطالعه این روابط، پژوهشگران می‌توانند بهتر پیش‌بینی کنند که ارکیده‌ها چگونه به تغییرات محیطی واکنش نشان خواهند داد و چگونه می‌توان آن‌ها را به بهترین شکل محافظت کرد.
این پژوهش با حمایت انجمن ترویج علوم ژاپن، آژانس علم و فناوری ژاپن (JST) و مؤسسه تحقیقات انسانی و طبیعت انجام شده است.
