شاهی از گونه Arabidopsis halleri شناخته شده است که توانایی نشستن در خاک متخاصم و آلوده به فلزات سنگین را دارد. غلظت‌های فوق‌العاده بالایی از برخی فلزات سنگین سمی را در برگ‌های خود ذخیره می‌کند: یک ویژگی نادر. محققان بوخوم و بایروث تقریباً. 2000 نمونه از این گونه از 165 مکان در سراسر اروپا. در این فرآیند، آنها تنوع بسیار زیادی را شناسایی کردند که در طول دوره تکامل در بین گیاهان یک گونه بوجود آمده است. یافته های آنها به کشف پتانسیل عظیم گیاهان برای فناوری های آینده کمک می کند. در این مورد، آنها به سم زدایی خاک و استخراج فلزاتی که دارای منافع اقتصادی هستند کمک می کنند.
افراط حیرت انگیز عملکرد بیولوژیکی
پروفسور اوته کرامر از دپارتمان فیزیولوژی گیاهی در دانشگاه روهر می‌گوید: «در گیاهان، فرآیندهای طبیعی تکامل، عملکردهای بیولوژیکی متضاد و همچنین تنوع بیولوژیکی بسیار زیاد را ایجاد کرده است. با این حال، این پدیده ها فقط به طور ناقص توصیف شده اند، و حتی به میزان کمتری توضیح داده شده اند.»
با همکاری گروه تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور دکتر استفان کلمنس از بایروث، محققان مستقر در بوخوم مطالعه‌ای را روی شاهی سنگی Arabidopsis halleri (L.) (O'Kane و Al-Shebaz) انجام داده‌اند که در جهان بی‌سابقه است. محدوده. این مطالعه بر روی تجزیه و تحلیل جفت نمونه‌های برگ و خاک متمرکز بود تا سطوح غلظت عناصر مختلف فلزات سنگین و غیرسنگین برای هر یک از تقریباً تعیین شود. 2000 نمونه جداگانه در 165 مکان در سراسر اروپا.
نگاه دقیق به تکامل درجا
با کار بر روی مکان، محققان توانستند نتایج تکامل را بسیار بهتر از محیط های گلخانه ای مشاهده کنند. افرادی که دارای خواصی هستند که در محیط خانه خود بسیار سودمند هستند، بهتر از رقبای محلی خود سازگار هستند و فرزندان بیشتری تولید می کنند. بنابراین، جهش های مفید منتشر می شوند. استراتژی نمونه برداری آنها همچنین محققان را قادر می سازد تا ترکیب برگ ها را مستقیماً با ترکیب خاک محلی مرتبط کنند و نتیجه گیری مربوط به خواص هر گیاه را امکان پذیر سازد.
محققان مقادیر رکورد جدید را شناسایی می کنند
از نظر فلزات سنگین سرب، کادمیوم، روی و مس، ترکیب خاک از مکانی به مکان دیگر تقریباً در پنج مرتبه بزرگی متفاوت است. این بدان معنی است که محدوده قابل تحمل ترکیب خاک در این گونه گیاهی بسیار زیاد است. مقادیر رکوردی فلزات سنگین سمی متمرکز در برگ‌های آرابیدوپسیس هالری به 4/5 درصد روی و 0 رسید.3 درصد کادمیوم، در رابطه با زیست توده خشک.
فلزات سنگین در برابر برگ‌زدایی
"بعضی گیاهان توانایی اسفنج مانند مکیدن فلزات سنگین کادمیوم و روی را از مقادیر کمی در خاک داشتند." اوت کرامر توضیح می دهد و به این سوال پاسخ می دهد که چرا: "این یک مکانیسم دفاعی غیرعادی در برابر شکارچیان است. یا رقبا؛ شواهد تجربی جمع‌آوری‌شده برای اثر ضد گیاه‌خواری که تا به امروز جمع‌آوری شده، مفصل‌ترین شواهد تا به امروز است.»
گیاهان چک بیشتر از گیاهان ایتالیایی کادمیوم انباشته می کنند
علاوه بر این، محققان ساختارهای جغرافیایی در خواص گیاه را در مقیاس های مختلف شناسایی کردند. به عنوان مثال، گیاهانی که در امتداد مرز آلمان و چک رشد می‌کنند، نسبت به گیاهان شمال ایتالیا، قادر بودند کادمیوم را کارآمدتر متمرکز کنند. در زیرمجموعه‌ای از مکان‌ها، افراد گیاه از نظر غلظت فلزات سنگین، بدون توجه به ترکیب خاک، به شدت با همسایگان نزدیک خود تفاوت داشتند.محققان گمان می کنند که این نتیجه تکامل مداوم است: سازگاری های متنوع گیاهان با شرایط اکولوژیکی محلی خاص.
مطالعات ژنتیکی که باید دنبال کنید
برای اثبات اینکه تفاوت در غلظت فلزات سنگین مشاهده شده در زیستگاه های طبیعی نتیجه خواص مختلف افراد این گونه است، نویسندگان یافته های خود را در آزمایش های آزمایشگاهی تحت شرایط استاندارد کنترل شده تایید کردند. Ute Krämer می‌گوید: «در مجموع، یافته‌ها به ویژگی‌های منحصربه‌فرد در گیاهانی از همان گونه‌ها اشاره می‌کنند. اکنون می توان مطالعات ژنتیکی را انجام داد تا مشخص شود چه چیزی باعث این تفاوت ها می شود و چگونه منشأ آنها در یک گیاه است."
فناوری های آینده بر پایه کارخانه
نتایج این مطالعه گامی بیشتر به سوی اکتشاف پتانسیل عظیمی است که در تنوع طبیعی نهفته است، برای توسعه آینده فناوری‌های مبتنی بر گیاهی پایدار.در این مورد، برای مثال، ممکن است گیاهانی برای تغلیظ فلزات از خاک که دارای منافع اقتصادی هستند، مستقر شوند. کارشناسان از این فرآیند به عنوان فیتومینینگ یاد می کنند. علاوه بر این، گیاهان می توانند برای تمیز کردن خاک های آلوده به فلزات سنگین با استفاده از فناوری به نام گیاه پالایی استفاده شوند.
درک بهتر ریشه ها
«چنین پدیده‌های بیولوژیکی خاص برای ما انسان‌ها بسیار مرتبط هستند، زیرا به ما کمک می‌کنند تا بینش‌های جهانی را در مورد فرآیندهای تکاملی و نحوه پیوند آنها با محیطی بسیار متغیر که اغلب خصمانه با زندگی است به دست آوریم.». جدا از انجام وظیفه مهم ارضای عطش انسان برای دانش با توجه به خاستگاه های خودمان و طبیعت اطراف: این بینش های جهانی ممکن است برای بقای نوع بشر در آینده نزدیک مرتبط باشند.».
