מחקר מאוניברסיטת קובה ביפן מראה שגנום הפלסטיד של Balanophora הצטמק כבר אצל אב קדמון משותף אך נשאר חיוני למטבוליזם, בעוד שרבייה א־מינית הופיעה כמה פעמים והעניקה יתרון כשמאביקים או בני זוג נדירים
קבוצה מוזרה של צמחים תת־קרקעיים מראה כיצד החיים יכולים לשגשג גם לאחר ויתור על אור שמש ועל רבייה מינית.
לא כל הצמחים ירוקים, ולא כל הצמחים נשענים על רבייה מינית — ודווקא החריגים האלה יכולים לחשוף תובנות מפתיעות על מה בעצם פירושו “להיות צמח”. מחקר חדש בהשתתפות חוקרים מאוניברסיטת קובה התמקד בסוג Balanophora כדי להבין טוב יותר כיצד צמחים שאינם מבצעים פוטוסינתזה, ולעיתים קרובות מתרבים באופן א־מיני, מצליחים להתפתח ולשרוד.
“המטרה ארוכת השנים שלי היא לחשוב מחדש על מה זה באמת אומר להיות צמח,” אומר הבוטנאי קנג’י סואצוגו (Kenji Suetsugu) מאוניברסיטת קובה. “במשך שנים רבות סקרנו אותי צמחים שוויתרו על פוטוסינתזה, ואני רוצה לחשוף אילו שינויים מתרחשים בתהליך.”
צמחי Balanophora הם דוגמה קיצונית לשינוי הזה. הם אינם מייצרים מזון לעצמם באמצעות פוטוסינתזה, אלא שואבים חומרי הזנה ישירות משורשי צמחים אחרים. רוב חייהם מתנהלים מתחת לאדמה, והם מופיעים מעל פני הקרקע רק בעונת הפריחה — ובחלק מהמינים הרבייה היא א־מינית בלבד.
“עם זאת, אף שהיו מחקרים בודדים על שינויים בגנום שלהם, על האקולוגיה שלהם ועל הרבייה שלהם, אנחנו עדיין לא יודעים כיצד כל אלה קשורים זה לזה,” מסביר סואצוגו.
חיבור בין אבולוציה, פלסטידים ורבייה
כדי להתמודד עם הפער הזה, סואצוגו ביקש לאחד שלושה קווי ראיות שמעולם לא שולבו באופן מלא במחקר על Balanophora. מטרתו הייתה להבהיר כיצד המינים השונים קרובים זה לזה, לבחון כיצד הפלסטידים שלהם השתנו לאורך זמן (אברון בתא הצמח, שבצמחים ירוקים משמש מעין “פאנל סולארי” של התא), ולהבין כיצד אסטרטגיות הרבייה שלהם מתיישבות עם התנאים האקולוגיים שבהם הם חיים.
לדבריו, למחקר היו אתגרים ייחודיים: “הצמחים האלה נדירים, מופיעים במקבצים ‘כתמיים’, ולעיתים קרובות מוגבלים ליערות תלולים ולחים. אבל שנים של ניסיון בלימוד Balanophora במעבדה ובשטח, יחד עם קשרים ארוכי שנים עם חוקרי טבע מקומיים, הפכו את הפרויקט לאפשרי.”
כדי לחזק את הניתוח הגנטי, הוא שיתף פעולה גם עם מדענים ממכון אוקינאווה למדע וטכנולוגיה (Okinawa Institute of Science and Technology), המתמחים בחקר גנומים מצומצמים מאוד.
גנומי הפלסטיד הצטמקו מוקדם — אך נותרו חיוניים
הצוות פרסם את הממצאים בכתב העת New Phytologist. הניתוח הראה שכל המינים שנבדקו חולקים גנום פלסטיד מצומצם באופן קיצוני (DNA שאינו נשמר בגרעין התא, אלא בתוך הפלסטיד עצמו). נראה שההצטמקות הזו התרחשה כבר אצל אב קדמון משותף, לפני שהקבוצה התפצלה בהמשך למינים נפרדים.
סואצוגו אומר: “מרגש לראות עד כמה צמח יכול לצמצם את גנום הפלסטיד שלו. במבט ראשון זה נראה כאילו הפלסטיד עומד להיעלם. אבל כשבדקנו מקרוב גילינו שחלבונים רבים עדיין מועברים אל הפלסטיד, מה שמראה שגם אחרי שהצמח ויתר על פוטוסינתזה, הפלסטיד עדיין חלק חיוני במטבוליזם של הצמח.”
רבייה א־מינית כיתרון הישרדותי
בניגוד לאובדן המשותף של פוטוסינתזה, נראה שרבייה א־מינית הופיעה כמה פעמים באופן עצמאי בתוך הקבוצה. החוקרים מציעים שהיכולת ליצור זרעים ללא הפריה ייתכן שהופיעה מוקדם, וסייעה ל־Balanophora להתפשט לאורך שרשראות איים המשתרעות מיפן היבשתית דרך אוקינאווה ועד טייוואן.
“בעשור האחרון חקרתי האבקה והפצת זרעים ב־Balanophora, כשצרצרים דמויי־גמל (camel crickets) ותיקנים ממלאים תפקיד מפתיע,” מסביר סואצוגו. “אבל גם שמתי לב שייצור זרעים א־מיני הבטיח לעיתים קרובות רבייה כשהיו מעט בני זוג או מעט מאביקים.” עם הזמן, האסטרטגיה הזו אולי הפכה לצורת הרבייה הדומיננטית אצל חלק מהמינים.
לקראת הבנה עמוקה יותר של צמחים טפיליים
עבור סואצוגו, המחקר הוא התקדמות משמעותית בהבנה כיצד צמחים שכבר אינם מבצעים פוטוסינתזה ממשיכים לתפקד ולהתמיד במערכות אקולוגיות טבעיות.
“כמי שבילה שעות רבות בהתבוננות בצמחים האלה ביערות חשוכים ולחים, מספק מאוד לראות איך הסיפור שלהם נפרש ברמת הגנום,” הוא אומר. “המטרה הבאה שלי היא לחבר את התוצאות הללו למדידות ביוכימיות, כדי לברר מה הפלסטידים של Balanophora באמת מייצרים, ואיך התוצרים האלה מסייעים לצמחים הטפיליים לצמוח בתוך שורשי הצמחים המאכסנים אותם.”
עוד בנושא באתר הידען:
