ترموژنز، توانایی تولید گرما توسط گیاهان، ابزاری شگفت‌انگیز برای بقا است که در برخی گونه‌های گیاهی تکامل یافته است.
در حالی که این فرایند به طور معمول با حیوانات مرتبط است، نقش حیاتی در کمک به گیاهانی مانند سیکادها و برخی گونه‌های گلدار در جذب گرده‌افشان‌ها دارد.
گرمای گیاهان گرده‌افشان‌ها را جذب می‌کند
با تولید گرما، این گیاهان می‌توانند عطرهای خود را به طور مؤثرتری پخش کنند و ترکیبات شیمیایی‌ای را منتشر کنند که شانس جذب طیف وسیعی از گرده‌افشان‌ها از جمله سوسک‌ها، مگس‌ها و تریپس‌ها را افزایش می‌دهد.
این افزایش گرمایی نه تنها گیاهان را برای حشرات جذاب‌تر می‌کند، بلکه در زمان‌بندی و موفقیت گرده‌افشانی نقش اساسی دارد.
علاوه بر این، این گرمای داخلی از توسعه و رشد اندام‌های تولید مثل مانند گل‌ها و لوله‌های گرده به ویژه در اقلیم‌های سردتر که گرما کم است، حمایت می‌کند و به گیاهان ترموژنیک نسبت به گونه‌های غیر ترموژنیک یک مزیت تکاملی منحصر به فرد می‌دهد.
ترموژنز و تکامل گیاهان
ردیابی تولید گرما در گیاهان چالش‌برانگیز است زیرا ترموژنز نمی‌تواند به طور مستقیم در فسیل‌ها حفظ شود. این امر محققان را مجبور می‌کند تا به شواهد غیرمستقیم مانند ساختارهای آناتومیکی فسیل‌شده که ممکن است از تولید گرما حمایت کرده باشند، متکی باشند.
بدون نشانه‌های فیزیکی از گرما، محققان باید مورفولوژی گیاهان را مطالعه کرده و گیاهان باستانی را با گونه‌های ترموژنیک مدرن مقایسه کنند تا استنباط کنند که این فرآیند در گذشته چگونه عمل کرده است.
با بررسی شباهت‌های آناتومیکی بین گیاهان ترموژنیک باستانی و امروزی، دانشمندان می‌توانند بهتر درک کنند که چگونه ترموژنز در تکامل گیاهان نقش داشته است.
گرمای گیاه و موفقیت تکاملی
یک مطالعه جالب اخیراً توسط گروهی از محققان در مؤسسه گیاه‌شناسی بارسلونا (IBB) و در همکاری با چندین مؤسسه معتبر از جمله دانشگاه کامپلوته مادرید، مؤسسه زمین‌شناسی و معدن اسپانیا (IGME–CSIC)، مؤسسه اسمیتسونیان، دانشگاه بارسلونا و باغ‌های گیاه‌شناسی سلطنتی سیدنی انجام شد.
کارشناسان به دقت ویژگی‌های گیاهان ترموژنیک امروزی را بررسی کردند و آنها را با شاخه‌های فسیل شده گیاهان مقایسه کردند.
تحقیق به یک نتیجه شگفت‌انگیز منجر شد. «یافته‌های ما نشان می‌دهد که ترموژنز در گیاهان پدیده‌ای قدیمی‌تر از آنچه قبلاً تصور می‌شد است» دیوید پریس، محقق IBB گفت.
به گفته پریس، ترموژنز ممکن است نقش محوری در موفقیت تکاملی گیاهان دانه‌دار و گلدار و همچنین گرده‌افشان‌های آنها ایفا کرده باشد، تا ۲۰۰ میلیون سال پیش.
یک مزیت تکاملی
حضور ساختارهای زنانه که قبل از ساختارهای مردانه در گیاهان ترموژنیک بالغ می‌شوند تا از خود گرده‌افشانی جلوگیری کنند، ویژگی جالبی است که به خطوط انشعابی اولیه بین گیاهان گلدار مربوط می‌شود.
در واقع، شواهدی از بسته شدن مستقل پرچم‌ها و کاسبرگ‌ها در اتاقک‌های گل‌ها در گیاهان فسیلی وجود دارد که می‌تواند حشرات گرده‌افشان را به دام انداخته باشد و به تاریخچه ترموژنیک آنها اشاره کند.
محققان دریافتند که ساختارهای بزرگ تولید مثل مانند گلپوش‌ها یا مخروط‌ها می‌توانند ترموژنز را نشان دهند، به لطف توانایی آنها در حفظ گرما.
این ساختارها نشان می‌دهد که ترموژنز ممکن است به گیاهان مزوزوئیک یک مزیت رقابتی نسبت به همتایان غیرترموژنیک خود در بیش از ۲۰۰ میلیون سال پیش داده باشد.
این ظرفیت تولید گرما، همراه با ویژگی‌های جذاب دیگر مانند رنگ گل و انتشار عطر، می‌توانست در موفقیت تولید مثلی آنها نقش بسزایی ایفا کند.
تنوع گیاهان و گرده‌افشان‌ها
«ترموژنز در گیاهان تنها یک کنجکاوی گیاه‌شناسی نیست» نویسنده همکار مطالعه ایوان پرز-لورنتزو گفت. وی اشاره کرد که این توانایی منحصر به فرد به شدت بر موفقیت دو گروه متنوع و پرجمعیت یعنی حشرات و گیاهان گلدار تأثیر گذاشته است.
یافته‌ها دریچه‌های هیجان‌انگیزی را برای تحقیق بیشتر در مورد چگونگی تأثیر چنین تعاملاتی بر تنوع گیاهان و گرده‌افشان‌های آنها در طول تاریخ تکاملی باز می‌کند.
بسیاری چیزها هنوز در دنیای گیاهان برای آموختن باقی مانده و این مطالعه نگاهی جذاب به دنیای ترموژنز به ما داده است.
گیاهان در اقلیم متغیر
کشف ترموژنز به عنوان یک عامل کلیدی در بقای اولیه گیاهان دیدگاه‌های هیجان‌انگیزی در مورد سفر تکاملی گیاهان ارائه می‌دهد.
همانطور که دانشمندان همچنان به بررسی چگونگی شکل‌گیری تولید گرما در روابط گیاه-گرده‌افشان‌ها در طول میلیون‌ها سال می‌پردازند، سوالات جدیدی در مورد نقش آن در مسیرهای تکاملی آینده مطرح می‌شود.
آیا ممکن است ترموژنز یک ویژگی محوری بوده که به برخی گونه‌ها اجازه داده تا در محیط‌های سخت بر دیگران پیشی بگیرند؟
درک این فرآیند می‌تواند نشان دهد که گیاهان چگونه در پاسخ به تغییرات آب و هوایی و فشارهای زیست‌محیطی در طول تاریخ تطبیق یافته و متنوع شده‌اند و چگونه ممکن است در برابر تغییرات محیطی آینده همچنان به تکامل ادامه دهند.
این مطالعه در مجله Nature Plants منتشر شده است.
