تطوّر الأزهار .. لغز كبير

حيّر دارون والعلماء من بعده..

“انه لغز مقيت" هكذا وصف تشارلس دارون تطور الأزهار رغم معرفته الدقيقة بها والتي ظل تاريخها يحير العلماء حتى بعد وفاته العام 1882 بوقت طويل.عاش دارون حياته محاطا بالأزهار.


عندما كان في العاشرة من عمره، اعتاد أن يدون كل زهرة فاوانيا تزهر في حديقة والده وعندما اقتنى منزلا خاصا ليستقر به مع عائلته، حوّل فناءاته إلى حقل نباتي ليجري فيه تجاربه على الزهور حتى وفاته.
رأى دارون أن الزهور تشكل الغالبية من الأنواع النباتية الحية فضلا عن هيمنتها على العديد من الأنظمة البيئية في العالم بدءا من الغابات المطرية إلى المراعي والحقول. تعتبر الأزهار مصدرا لمعظم الوحدات الحرارية التي يستهلكها الإنسان في طعامه كالذرة والرز والقمح، بالإضافة إلى كونها مبهرة للعيان وذلك للتنوع الهائل في أشكالها وألوانها ما بين المورق منها والممتلئ إلى الأوركيد العنكبوتي وزنابق الكالة (نبات من اللوفيات)التي تشبه في شكلها الوعاء المعدني الضخم للشاي أو القهوة.

مدونات
وكانت المدونات الاحفورية قد ساعدت في تعريف دارون ولو بقدر ضئيل بالتطور الأول للأزهار حيث وجدت أقدم مستحاثات (بقايا حيوان أو نبات من عصر بيولوجي سالف متحجرة في أديم الأرض) الأزهار على صخور تعود إلى 100-66 مليون سنة مضت في العصر الطباشيري حيث عثر العلماء البليونتولوجيون على أشكال عديدة متنوعة من الأزهار. وفي يومنا هذا، فأن اكتشاف مستحاثات جديدة يعد مثار اهتمام العلماء ومدعاة لتفاؤلهم كما يقول وليم فريدمان، عالم بيولوجي مختص بتطور الأحياء في جامعة كولورادو، يقابله اكتشافهم الكثير من أسرار الأزهار وجيناتها من خلال فك الشفرة الداخلة في تركيبة (DNA) النبات لبناء أشكال مختلفة من الزهور حيث يشير البحث إلى أن الأزهار ظهرت بهذه التشكيلة الرائعة من خلال إعادة تدوير الجينات القديمة في وظائف جديدة وهي حالة تشبه سبب تنوع العين والأوصال لدى الإنسان.
كان العلماء، حتى وقت قريب، منقسمين حول شكل العلاقة بين الزهور وبقية النباتات الأخرى وبفضل دراستهم DNA النبات جعلت هذا الأمر يبدو جليا لهم. يقول جيمس دويل، عالم مختص بعلم النبات الاحيائي في جامعة كاليفورنيا :"كانت لدينا العديد من الأفكار وتم دحض اغلبها"، بعد اكتشافهم أن اقرب الأنساب أو الأنواع إلى الأزهار هي المجموعة غير المزهرة المنتجة للبذور وتضم أشجار الصنوبر والجنكة (شجر صيني مروحي الورق اصفر الثمر) ويضيف دويل: ان أغلب النباتات التي وثقت المراحل الأولى لظهور الأزهار وتكونها تعرضت للانقراض منذ ملايين السنين والسبيل الوحيد لتقصيها هو من خلال المستحاثات.
على مدى السنوات القليلة الماضية، أعاد العلماء سجل مدونات احفوريات الأزهار إلى حوالي 136 مليون سنة خلت حيث اكتشفوا عددا من المستحاثات لنباتات بذرية منقرضة غير معروفة، كان قسم منها ينتج بذورا تشبه في تركيبها إلى حد ما الأزهار. ما زاد في حيرة العلماء وأثار انتباههم في ذات الوقت هي المستحاثات الأكثر تشظيا التي جعلتهم منقسمين حول أيها اقرب إلى الأزهار. أما الأمر الذي أجمعوا عليه هو تطور الأزهار نفسها من خلال دراسة (DNA) العديد من النباتات المزهرة ليجدوا أن عددا قليلا من الأنواع تمثل سلالات قديمة مازالت حية حتى اليوم. أحد أقدم هذه الأنواع تمثلت بشجيرة تسمى (امبوريلا Amborella) وتوجد في جزيرة نيوكاليدونيا جنوب المحيط الهادئ بالإضافة إلى زنابق الماء والانيسون النجمي. ويشير د.دويل إلى:"إننا لو عدنا بالزمن 130 مليون سنة إلى الوراء فلن تبهرنا الأزهار التي كانت في ذلك الوقت إذ إنها لا تشبه على الإطلاق ما أصبحت عليه الآن"، إذ كانت صغيرة ونادرة وتعيش في ظلال النباتات غير المزهرة. واستغرق الأمر ملايين السنين لكي تبلغ الأزهار ما وصلت إليه الآن فمنذ حوالي 120 مليون سنة تطور نوع جديد من الأزهار التي باتت تسيطر على العديد من الغابات بتنوعها وأشكالها وهي ذات السلالة التي تمثل نسبة 99 % من أنواع الأزهار الموجودة في عالمنا وتتباين من المغنوليا إلى الهندباء البرية إلى القرع (اليقطين). هذا التنوع في الأشكال أدى بالتالي إلى تكوّن أعداد هائلة من مستحاثات الأزهار التي زادت من حيرة دارون وإرباكه.
تشترك معظم الأزهار، بدءا من الامبوريلا، بذات التشريح الأساسي للزهرة فجميعها تحتوي على التويج، أو ما شابهه في التركيب، الذي يحيط بالأعضاء الذكرية والأنثوية للزهرة. تلتها بعد ذلك السلالة السادسة لتصبح أكثر تعقيدا من خلال نشوء حلقة داخلية من التويج اكبر حجما وأكثر تزويقا وحلقة أخرى خارجية خضراء شبيهة بالأوراق تسمى الكأس تقوم بحماية الأزهار في مرحلة التبرعم. وبناء على هذا، فأن التويج ليس بالتويج، بمعنى آخر، لنأخذ أزهار شجر الببو الأميركي مثالا على ذلك التي تنمي تويجا تطور بمعزل عن تويج أزهارها. هنا يتأكد لنا الدور الذي تلعبه الجينات المكونة للأزهار. في أواخر الثمانينيات، اكتشف العلماء الجينات الأولى المسؤولة عن تطور الأزهار أثناء دراستهم لنبات صغير مختبري يسمى (Arabidopsis) إذ لاحظوا إن الطفرات يمكنها إحداث تغييرات غريبة وخيالية حيث تسبب بعضها في نمو التويج محل نمو السداة ( العضو الذكري في الزهرة) فيما حولت (طفرات أخرى الحلقة الداخلية للتويج إلى كؤوس واخرى حولت الكؤوس إلى أوراق. يعد هذا الاكتشاف استرجاعا أو تكرارا لأفكار كان الشاعر الألماني غوته أول من قدمها من خلال ملاحظاته الدقيقة للنبات. ففي العام 1790، كتب غوته مقالا مستقبليا (خياليا) بعنوان "مورفولوجيا النبات" حاول أن يبرهن من خلاله على أن جميع أجزاء النبات بما فيها الأزهار نشأت من أوراق إذ ذكر بأن:"النبات من بدايته إلى النهاية هو عبارة عن ورقة لا غير".
وبعد مرور قرنين من الزمن، اكتشف العلماء بأن الطفرات الجينية قد تسهم في إحداث تحولات جذرية كتلك التي تخيلها غوته. وخلال العقدين الماضيين بحث العلماء في كيفية عمل الجينات التي تظهر من هذه الطفرات في الأزهار حيث تعمل على تشفير بروتينات يمكنها تشغيل جينات أخرى والتي بدورها يمكن أن تشغل أو توقف عمل جينات أخرى. تأتي هذه الدراسة في إطار محاولة العلماء لفهم كيفية نشوء أزهار جديدة بعد أن وجدوا تحولات من جينات تدخل في بناء أزهار (Arabidopsis) تدخل في تركيبة أنواع أخرى بما فيها الأمبوريلا ففي أكثر الحالات تم نسخ هذه الجينات من غير قصد في سلالات مختلفة.

بحوث ونتائج
من جانبها تعمل فيفيان ايريش، عالمة بيولوجية مختصة بتطور الأحياء، وفريقها البحثي على تعلم كيفية معالجة الخشخاش أو التحكم به على أساس انه يطور تويجات منفصلة، إذ قاموا بتحديد الجينات المركبة للزهرة من خلال إيقاف عمل قسم منها لتتنج عنها أزهارا متوحشة مشوهة. وجدت ايريش وفريقها في تجارب أجروها على جينات موجودة في أزهار Arabidopsis (والخشخاش) هما AP3 و PaleoAP3 بأنهما يؤثران بشكل مختلف.
تقول ايريش:"أظهرت النتائج بأن أولى الأزهار طورت من مجموعة جينات أساسية التي أشرت مختلف مناطق الساق وبمرور الوقت يمكن لهذه الجينات تحويل السيطرة من مجموعة جينات إلى أخرى لتعمل على إنبات أزهار جديدة". وفي حال كون د.ايريش على صواب فأن النباتات تطورت على ذات الشاكلة التي تطور بها تشريح الإنسان. ومثالا على ذلك، تطور أرجل الإنسان بصورة مستقلة عن تطور أرجل الذباب، لكن العديد من الجينات التي تدخل في بناء الأعضاء أو الأجزاء الإضافية والثانوية طوعت لبناء مختلف الأطراف والأوصال.
تشير د.ايريش بأن هذه الدراسة تعد جزءا فقط مما يجري فعلا خلال عملية نمو الزهرة. فقد طورت الأزهار تنظيم جديد للأعضاء الجنسية لديها فشجرة الصنوبر لديها وعاء ذكري وآخر أنثوي بينما الأزهار فان أعضاءها الذكرية والأنثوية تجتمعان على ذات المحور. عندما تجتمع أعضاء التناسل فأنها تمر بتغييرات لا ترى بالعين المجردة قد يكون السبب في إعطاء الأزهـار مكانتها المتميزة في عالم النبات.

 

شكرا

 

مشكور مرورك اختنا اليمان

 

جزيت خيرا اخى هيثم

 

مشكور مرورك الجميل كوتش محمد عبد الوهاب