کشفی شگفتانگیز درباره مورچهها و گالهای بلوط
اگر در اواخر تابستان یا پاییز میان درختان بلوط قدم بزنید، روی برگها کرههای کوچک و منظمی خواهید دید که به آنها «گال» گفته میشود. هر گال در واقع اتاقکی است که گیاه برای یک زنبور جوان میسازد.
لارو زنبور داخل این ساختار زندگی میکند، در حالی که درخت بلوط دیوارههای اطرافش را رشد میدهد. وقتی برگها روی زمین میافتند، بسیاری از این گالها نیز سقوط میکنند، همینجا است که یک همکاری عجیب در طبیعت آغاز میشود.
برخی مورچهها با این گالها همان رفتاری را دارند که با دانههای گیاهی انجام میدهند؛ دانههایی که در ازای جابهجایی، پاداش غذایی کوچکی به مورچه میدهند. مورچهها گالها را به لانه میبرند، بخشی از آن را میخورند، سپس اتاقک داخلی را دستنخورده رها میکنند.
پژوهشگران دانشگاه پناستیت، دانشگاه ایالتی نیویورک موفق شدند نوعی تعامل ناشناخته میان حشرات، گیاهان، حشرات دیگر را کشف کنند.
این رفتار عجیب دریچهای تازه به دنیای طبیعت باز میکند؛ جایی که سیگنالهای شیمیایی رفتار موجودات را شکل میدهند، روابط همزیستی میان گونهها گسترش پیدا میکند، موجودات متفاوت به راهکارهای مشابه میرسند.
پسر بچهای که راز مورچهها و گالها را کشف کرد
یک روز تابستانی، «هوگو دینز» ۸ ساله، کنار لانه مورچهها زیر یک تنه درخت افتاده در حیاط خانهشان، مجموعهای از کرههای ریز شبیه ساچمه پیدا کرد. او تصور میکرد اینها نوعی دانه گیاهی هستند، چون دقیقاً شبیه بذر به نظر میرسیدند.
اما پدرش «اندرو دینز» که استاد حشرهشناسی دانشگاه پناستیت است، فوراً متوجه شد اینها گال بلوط هستند؛ رشدهای غیرعادی گیاهی که توسط حشرات ایجاد میشوند.
با این حال، او ابتدا متوجه نشد که این گالهای کوچک سرنخ یک رابطه پیچیده میان مورچهها، زنبورها، درختان بلوط هستند.
هوگو که اکنون ۱۳ سال دارد، گفت:
«فکر میکردم اینها دانه هستند، برای همین هیجانزده شدم چون نمیدانستم مورچهها دانه جمع میکنند. همیشه تصور میکردم مورچهها فقط خردهغذاها را میخورند.»
او ادامه داد:
«وقتی پدرم گفت اینها گال هستند، بیشتر هیجانزده شدم چون خودش خیلی هیجان داشت. برایم عجیب بود که مورچهها گال جمع میکنند. چرا باید چنین کاری انجام دهند؟»
این کشف بعدها بیش از یک قرن فرضیات علمی درباره تعامل گیاهان، حشرات را زیر سؤال برد.
مورچهها چگونه بذرها را جابهجا میکنند؟
زیستشناسان از واژه «میرمکوکوری» برای توصیف رابطهای ساده میان گیاهان، مورچهها استفاده میکنند. این اصطلاح به معنی «پراکندهسازی بذر توسط مورچهها» است.
بسیاری از بذرها بخشی چرب به نام «الایوزوم» دارند. مورچهها بذر را به لانه میبرند، بخش چرب را میخورند، سپس بذر اصلی را در جایی امن رها میکنند. گیاه از جابهجایی، محل مناسب رشد سود میبرد، مورچهها نیز غذا دریافت میکنند.
پروفسور اندرو دینز توضیح داد:
«در میرمکوکوری، مورچهها هنگام خوردن الایوزوم مقداری مواد غذایی دریافت میکنند، گیاهان نیز بذرهای خود را به محیطی امن منتقل میکنند.»
«این پدیده بیش از ۱۰۰ سال پیش ثبت شد، اکنون به عنوان نمونهای کلاسیک از تعامل گیاه و حشره به دانشجویان زیستشناسی آموزش داده میشود.»
پژوهشگران الگوی مشابهی را در گالهای بلوط ایجادشده توسط دو گونه زنبور Cynipid مشاهده کردند؛ گونههای Kokkocynips rileyi و Kokkocynips decidua.
این گالها روی رگبرگهای اصلی برگ بلوط قرمز شکل میگیرند، کلاهکی روشن دارند.
دانشمندان این کلاهک را «کاپلو» نامگذاری کردند که از واژه یونانی «کلاه» گرفته شده است.
در تصاویر نزدیک، مورچهها کاپلو را گرفته، گال را حمل میکنند، در حالی که لارو زنبور داخل آن منتظر میماند.
مطالعه علمی روی مورچهها، گالها، بذرها
اندرو دینز، تیمش مطالعهای را در جنگلهای نیویورک آغاز کردند تا بررسی کنند آیا مورچهها به گالها همان اندازه علاقه دارند که به بذرهای واقعی.
آنها ظرفهای کوچکی روی زمین قرار دادند که شامل دو نوع طعمه بود؛ ده دانه گیاه Bloodroot، ده گال K. rileyi.
گونه مورچه Aphaenogaster picea که معمولاً بذرها را جابهجا میکند، خیلی سریع ظاهر شد.
در حدود یک ساعت و نیم، مورچهها گالها را تقریباً با همان سرعت بذرها جمع کردند.
در آزمایشگاه، پژوهشگران گروههای کوچکی از این مورچهها را داخل ظروف پتری قرار دادند، سپس بذرها، گالها را مقابلشان گذاشتند و تمام حرکات آنها را ثبت کردند.
آنها تماس شاخکها، بررسی با آروارهها، حمل اجسام را شمارش کردند.
نتایج نشان داد مورچهها تقریباً به هر دو مورد علاقه یکسانی دارند.
وقتی مورچهها گال را بررسی میکردند، بیشتر کاپلو را میگرفتند. هنگام حمل بذرها نیز معمولاً الایوزوم را هدف قرار میدادند.
مورچهها کدام گالها را بیشتر دوست دارند؟
آزمایش دوم تلاش کرد منبع اصلی جذابیت را مشخص کند.
در هر ظرف چهار گزینه وجود داشت:
- گال کامل K. decidua
- بدنه گال بدون کاپلو
- کاپلوی جداشده
- گال گونهای دیگر که هیچوقت کاپلو تولید نمیکند
مورچهها تقریباً به گالهای بدون کاپلو توجهی نکردند، گالهای گونه دیگر را نیز نادیده گرفتند.
در مقابل، آنها به شدت جذب کاپلوهای جداشده، گالهای کامل دارای کاپلو شدند.
این الگو نشان میدهد کاپلو عامل اصلی جذب مورچهها است.
راز شیمیایی پشت رفتار مورچهها
مورچهها بیشتر از ظاهر، به ترکیبات شیمیایی واکنش نشان میدهند.
مطالعات قبلی روی الایوزومها نشان داده بود برخی اسیدهای چرب آزاد نقش سیگنال «من را بردار و حمل کن» را دارند. اسید اولئیک، پالمیتیک، استئاریک مهمترین این ترکیبات هستند.
در این پژوهش، دانشمندان کاپلوها، بخشهای دیگر گال، الایوزومها، بذرهای دو گیاه مختلف را تحلیل کردند.
آنها روی اسیدهای چرب آزاد تمرکز داشتند، چون این مولکولها معمولاً عامل شناسایی هستند.
نتایج کروماتوگرافی گازی نشان داد کاپلوها بسیاری از همان اسیدهای چرب موجود در الایوزومها را دارند؛ از جمله اسید لوریک، پالمیتیک، اولئیک، استئاریک.
الگوی کلی اسیدهای چرب در کاپلوها بسیار بیشتر شبیه الایوزوم بود تا بافت عادی گال یا بذر.
همین شباهت شیمیایی توضیح میدهد چرا مورچهها کاپلوها را مانند الایوزومها رفتار میکنند.
این رابطه چگونه به زنبورها کمک میکند؟
بررسیهای میکروسکوپی لایه دیگری از این ماجرا را آشکار کرد.
کاپلو، بدنه گال در رنگآمیزی تفاوت داشتند؛ نشانهای که نشان میدهد این بخشها ترکیبات متفاوتی دارند.
وقتی گال بالغ میشود، مرز میان کاپلو، بدنه اصلی به شدت لیگنینی میشود.
لیگنین این نقطه را سخت میکند، یک خط شکست طبیعی ایجاد میکند تا کاپلو بتواند از بدنه جدا شود؛ دقیقاً مشابه جدا شدن الایوزوم از بذر.
در مجموع، شواهد رفتاری، شیمیایی، کالبدشناسی نشان میدهد این فرایند نمونهای از «تکامل همگرا» است.
گیاهان روی بذرها الایوزوم ایجاد کردند. حشرات چوبمانند روی تخمهایشان ساختارهایی مشابه تکامل دادند.
این زنبورها نیز با دستکاری رشد درخت بلوط، کاپلو را روی گالها ایجاد کردند.
در همه این موارد، یک زائده کوچک چرب رفتار مورچهها را کنترل میکند، آنها را به سیستم حملونقل رایگان تبدیل میکند.
چرا زنبورها به کمک مورچهها نیاز دارند؟
برخلاف بذرها، زنبورهای بالغ توانایی پرواز دارند، بنابراین هدف اصلی جابهجایی در مسافتهای طولانی نیست.
دانشمندان معتقدند مهمترین مزیت این رابطه، حفاظت است.
لانه مورچهها زیر زمین قرار دارد، از نظر شیمیایی محافظت میشود، مملو از مواد ضدمیکروبی است که مورچهها برای سالم ماندن خود استفاده میکنند.
گالی که وارد لانه مورچه شود، احتمالاً از پرندگان، جوندگان، زنبورهای انگلی که کف جنگل را جستوجو میکنند در امان میماند.
همچنین ممکن است از قارچهایی که بیرون از لانه رشد میکنند، فرار کند یا در برابرشان مقاومت بیشتری داشته باشد.
تعامل پیچیده میان مورچهها، زنبورها، درختان بلوط
بذرهایی که توسط مورچهها جابهجا میشوند، تنها بخش کوچکی از تنوع گیاهی را تشکیل میدهند، اما گالهای بلوط میتوانند کف جنگل را بپوشانند.
در برخی مناطق حتی در گذشته به عنوان غذای دام استفاده میشدند.
این حجم بالا نشان میدهد نوعی شبکه پنهان از جابهجایی توسط مورچهها وجود دارد که فراتر از بذرها عمل میکند.
اگر مورچهها به سیگنالهای شیمیایی خاص پاسخ دهند، هر موجودی که بتواند مولکولهای مناسب را روی سطح خود قرار دهد، میتواند وارد این شبکه حملونقل شود.
این تعامل سهجانبه میان بلوطها، زنبورها، مورچهها احتمالاً زیستگاههای کوچک را به شکلی تغییر میدهد که معمولاً متوجه آن نمیشویم.
انتقال گالها به زیر زمین، مسیر حرکت مواد مغذی، عوامل بیماریزا را تغییر میدهد، محل شکارچیان کوچک، انگلها را نیز دگرگون میکند.
حتی محل برخورد میکروبها با بافت گیاهی نیز تغییر میکند.
تمام این تغییرات توسط سیگنالهای نوروشیمیایی هدایت میشود، یک کلاهک کوچک با ترکیب شیمیایی مناسب میتواند کل این زنجیره را فعال کند.
این فرایند طبیعی شگفتانگیز همیشه مقابل چشم انسان وجود داشت، اما کنجکاوی یک پسر ۸ ساله باعث شد دانشمندان آن را ببینند، درک کتابهای علمی را برای همیشه تغییر دهند.
نتایج کامل این پژوهش در نشریه American Naturalist منتشر شده است.
جمعبندی
کشف یک پسر بچه درباره گالهای بلوط نشان داد مورچهها فقط بذرها را حمل نمیکنند، بلکه در شبکهای پیچیده از تعاملات میان گیاهان، حشرات نیز نقش دارند.
اگر به رازهای عجیب طبیعت علاقه دارید، این مقاله را با دوستانتان به اشتراک بگذارید.
