النباتات تعيد ترتيب أولوياتها لمحاربة الغزاة

آلية الدفاع عزّزت قدرة النبتة (يمين) على الدفاع دون أضرار مقارنة بالنبتة (يسار) (جامعة ديوك)

في أوقات الحرب، تغير المصانع خطوط إنتاجها لدعم احتياجات المعركة، فتتحول من تصنيع قطع غيار السيارات إلى رشاشات، أو من تصنيع الغسالات إلى محركات الطائرات، ويمكن للنباتات أن تفعل الأمر ذاته؛ حيث يتغير سلوكها من وقت السلم إلى زمن الحرب أيضاً.
وغالباً ما تتعرض المحاصيل والنباتات للهجوم من البكتيريا والفيروسات ومسببات الأمراض الأخرى، وعندما تستشعر النباتات غزواً ميكروبياً، فإنها تُحدث تغييرات جذرية في الحساء الكيميائي للبروتينات (جزيئات الحياة الأساسية)، داخل خلاياها.
وفي السنوات الأخيرة، عملت دونغ زينايان، عالمة الأحياء الجزيئية وفريقها في جامعة ديوك الأميركية، على اكتشاف كيفية القيام بذلك. وفي دراسة جديدة نُشرت بالعدد الأخير من مجلة «سيل»، كشفوا عن المكونات الرئيسية في الخلايا النباتية التي تعيد برمجة آلية صنع البروتين لمحاربة الأمراض.
وفي كل عام، يُفقد نحو 15 في المائة من غلة المحاصيل بسبب الأمراض البكتيرية والفطرية، ما يكلف الاقتصاد العالمي نحو 220 مليار دولار.
وكشفت دونغ وفريقها البحثي: «عندما تتعرض النباتات للهجوم، فإنها تحوّل أولوياتها من النمو إلى الدفاع، لذلك تبدأ الخلايا في تصنيع بروتينات جديدة وقمع إنتاج البروتينات الأخرى، وفي غضون ساعتين إلى 3 ساعات تعود الأمور إلى طبيعتها».
ولبناء بروتين معين، تُنسخ التعليمات الجينية في الحمض النووي المعبأ داخل نواة الخلية إلى جزيء مرسال يسمى «الرنا المرسال»، ومن ثَم تتجه هذه السلسلة من «الرنا المرسال» إلى «السيتوبلازم» (جميع المحتويات أو المواد الموجودة في الخلية، باستثناء النواة)؛ حيث «تقرأ» بنية تسمى «الريبوسوم» الرسالة وتترجمها إلى بروتين.
وفي الدراسة الجديدة، أوضحت دونغ وزملاؤها كيف تعمل هذه المنطقة مع الهياكل الأخرى داخل الخلية، لتنشيط إنتاج البروتين في «زمن الحرب»؛ حيث أظهروا أنه عندما تكتشف النباتات هجوماً من العوامل الممرضة، فإن العلامات الجزيئية التي تشير إلى نقطة البداية المعتادة للريبوسومات للهبوط عليها وقراءة «الرنا المرسال» تُزال، مما يمنع الخلية من صنع بروتينات «زمن السلم» النموذجية.
وتقول دونغ في تقرير نشره الموقع الرسمي لجامعة ديوك الأميركية، أول من أمس، إنه من خلال فهم كيفية تحقيق النباتات لهذا التوازن، يأمل العلماء في إيجاد طرق جديدة لهندسة محاصيل مقاومة للأمراض دون الإضرار بكمية الإنتاج.
وأجرى فريق دونغ الجزء الأكبر من تجاربهم في نبات يشبه الخردل، يُدعى «الأرابيدوبسيس ثاليانا»، ولكن عُثر على تسلسلات مماثلة من «الرنا المرسال» في كائنات أخرى، بما في ذلك ذباب الفاكهة والفئران والبشر، لذلك قد تلعب دوراً أوسع في التحكم في تخليق البروتين في النباتات والحيوانات على حد سواء.