کرم صدپا
یک کرم صدپا برگ گیاه را گاز می‌گیرد. یک صفحه در برگ مجاور، یک قطعه یک پرتوی لیزری را برای اندازه گیری ارتعاشات حاصل از جویدن استفاده می‌کند.
دشوار است که بگوییم آیا گیاهان با شنیدن آهنگ‌های کلاسیک سریعتر رشد می‌کنند یا موسیقی‌های دیگر را ترجیح می‌دهند. اما چیزی که روشن است، اینست که: گیاهان می‌توانند صدای شکارچیان خود را بشنوند. مثلا گیاه خردل کوچک با ساخت مواد شیمیایی دفاعی واکنش نشان می‌دهد به صدای موجودات شکارچی که از برگ آنها تغدیه می‌کنند و یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که این باعث می‌شود که شاخ و برگ یک گیاه در اثر تماس با شکارچی بسته شود.
هدی آپل زمانی که کتاب راز زندگی گیاهان در سال 1973 به فروشگاه ها آمد، یک نوجوان بود. این کتاب پرفروش ترین کتاب نیویورک تایمز بود که یک فصل را به تأثیر موسیقی بر رشد گیاه اختصاص داده بود. آپل پس از خواندن این کتاب تعجب می کرد که چرا گیاهان به موسیقی و دیگر محرک های غیر طبیعی پاسخ می‌دهند. او آن زمان را به یاد می‌آورد و می‌گوید: "من مجذوب آن شدم، اما شکاک بودم".
آپل اکنون یک زیست شناس گیاهی در دانشگاه میسوری در کلمبیا است. هفت سال پیش، او با با همکارش رکس کروفت یک مطالعه انجام داد. این سنسورها با فرستادن لرزشی از طریق برگ گیاهان، به یکدیگر سیگنال می‌فرستادند. کروفت میکروفون‌های حساسی را برای انتخاب ارتعاش استفاده کرد. اما او به آپل گفت که ضبط این "ارتعاشات" در حالی که صدای خوردن باشد، یک نویز مزاحم واقعی است. او گفت: "وقتی یک حشره شروع به خوردن برگ می‌کند، چیزی نمی‌توانم بشنوم و این ناامید کننده است".
پس از آن لحظه او به یاد می‌آورد که ما به یکدیگر نگاه کردیم و تقریبا همزمان گفتیم:" آیا شما فکر می‌کنید گیاهان می‌توانند از حشرات به عنوان یک منبع اطلاعات استفاده کنند؟ "بعد از آنکه وقتی یک حیوان گرسنه با برگ‌های ایده آل روبرو می‌شود، در جستجوی یک برگ خوشمزه تر است و یکی به همین دلیل مهم است که اگر یک بخش از گیاه به خطر افتد و بقیه بخش‌های گیاه به سرعت مطلع می‌شوند.
او و کروفت آزمایشی را طراحی کردند تا ببینند که آیا گیاهان در واقع برای "گوش کردن" صدای شکارچیان طراحی شده‌اند. آنها یک قطعه نوار بازتابنده را بر روی برگ گیاه قرار دادند. سپس آنها تعدادی کرم گرسنه را در برگ مجاور گذاشتند. حالا پرتوی لیزر بر روی نوار اندازه گیری می‌شد. اگر نوار حتی کمی حرکت می‌کرد، سیگنال نور لیزر منعکس شده از نظر سرعت و زمان متفاوت بود و حرکت برگ را اندازه گیری می‌کرد.
دانشمندان با گیاه آرابیدوپسیس، خردل و علف‌های هرز کار کردند و در طول سال‌ها، آزمایش آزمایشگات گیاهی بسیاری را انجام داد. همانطور که کرتپول‌ها در برگ گیاهان پرورش داده می‌شدند، آپل و کروفت لرزش‌هایی را که توسط لیزر خود گرفته بودند، ثبت کردند. سپس، این ارتعاشات را برای یک گیاه دیگر بازسازی کردند. یک صدای کوچک برگ‌های گیاه جدید را تکان می‌داد. هر برگ فقط یک و ده هزارم اینچ (2.54 میکرومتر) بالا و پایین می‌رود. آپل توضیح می‌دهد که واکنش کنده شدن یک برگ به همان شیوه‌ای است که وقتی یک کرم از برگ تغذیه می‌کند، به برگ‌های دیگر ارسال می‌شود.
در مرحله نهایی، محققان گیاهان حقیقی را که به صداهای جویدن آنها گوش فرا داده بودند، در شرایط یک بحران واقعی (آلودگی باکتریایی) قرار دادند. گیاهان دیگر، که تیمار کنترل بودند هیچ تیماری دریافت نکردند. دو روز بعد، دانشمندان باکتری‌ها را از بین بردند و چندین برگ از هر گیاه را تجزیه و تحلیل کردند. در مقایسه با گیاهان کنترل، گیاهانی که قبلا صدای جویدن را شنیده بودند، حدود 30 درصد مواد شیمیایی دفاعی بیشتری را تولید کردند.
آپل می‌گوید: "ما کاملا شوکه شدیم" و البته خوشحال شدیم. این یک داستان طولانی بود و ما مطمئن نبودیم که گیاهان بتوانند این کار را انجام دهند. "او و کروفت یافته‌های خود را در شماره آگوست نشریه Oecologia گزارش دادند.
آنها در آن لحظه به این فکر افتادند که اگر گیاهان فقط به این وسیله به ارتعاشات جویدن پاسخ دهند. آیا حرکات باد یا دیگر صداهای غیر غذایی نیز گیاه را تحریک می‌کند تا سیستم دفاع شیمیایی خود را فعال کنند؟
برای پیدا کردن پاسخ این سوال، دانشمندان آزمایش دیگری را انجام دادند. این بار آنها گیاهان آرابیدوپسیس را به آزمایشاتی با یکی از سه صدای ضبط شده وارد کردند. بعضی از گیاهان همان ارتعاشات تغذیه‌ای که در اولین آزمایش استفاده می‌شود را دریافت کردند. گیاهان دیگر صدای یک باد ملایم را تجربه کردند. آپل می‌گوید: "در این صورت، شما واقعا می‌توانید حرکت برگ را مشاهده کنید. برای گروه سوم گیاهان، محققان یک آهنگ صوتی پخش کردند. به نظر می‌رسد فقط صدای خرد کردن برگ توسط جویدن کرم، تولید مواد شیمیایی دفاعی از گیاهان را افزایش می‌دهد.
فرانک تلسکی یک زیست شناس گیاهی در دانشگاه ایالتی میشیگان در شرق لنسینگ است. در آنجا، او مطالعه می‌کند که چگونه گیاهان به باد و سایر تنش‌های مکانیکی پاسخ می‌دهند. "تقریبا در هر نمایشگاه علمی که من تا به حال بازدید کرده‌ام، برخی از دانش آموزان دبیرستانی، آزمایش می‌کنند که آیا گیاهان به موسیقی راک بهتر عکس العمل نشان می‌دهند یا موسیقی کلاسیک". اما مطالعه جدید میسوری برای اولین بار "به وضوح نشان می‌دهد گیاه به صدا پاسخ می‌دهد که مربوط به خاطره شنیدن صدای جویدن است".
تلسکی می‌گوید: "یک آفت حشرات" است. او می‌گوید "اگر یک گیاه بتواند خطر را درک کند و به صورت بیوشیمیایی به آن پاسخ دهد تا دفاع از خود را حفظ کند، این یک مزیت کلیدی است." او می‌گوید، "گیاهان باید به صدا پاسخ دهند".
آپل می‌گوید تیم او انواع مختلف حشرات را آزمایش می‌کند. آنها همچنین می‌خواهند بدانند که به کدام لرزش، گیاه پاسخ می‌دهد. به عنوان مثال، صدای فرکانس پایین بیشتر تهدید کننده است یا فرکانس بالا؟
به عنوان مثال، محققان کشاورزی یک روز می‌توانند آنچه را که در این آزمایش‌ها برای کنترل آفات گیاه آموخته‌اند، بکار ببرند. برای از بین بردن علف‌های هرز نیاز به یک درک اساسی از نحوه پاسخ گیاهان به هورمون‌ها نیاز است.
دشوار است که بگوییم آیا گیاهان با شنیدن آهنگ‌های کلاسیک سریعتر رشد می‌کنند یا موسیقی‌های دیگر را ترجیح می‌دهند. اما چیزی که روشن است، اینست که: گیاهان می‌توانند صدای شکارچیان خود را بشنوند. مثلا گیاه خردل کوچک با ساخت مواد شیمیایی دفاعی واکنش نشان می‌دهد به صدای موجودات شکارچی که از برگ آنها تغدیه می‌کنند و یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که این باعث می‌شود که شاخ و برگ یک گیاه در اثر تماس با شکارچی بسته شود.
هدی آپل زمانی که کتاب راز زندگی گیاهان در سال 1973 به فروشگاه ها آمد، یک نوجوان بود. این کتاب پرفروش ترین کتاب نیویورک تایمز بود که یک فصل را به تأثیر موسیقی بر رشد گیاه اختصاص داده بود. آپل پس از خواندن این کتاب تعجب می کرد که چرا گیاهان به موسیقی و دیگر محرک های غیر طبیعی پاسخ می‌دهند. او آن زمان را به یاد می‌آورد و می‌گوید: "من مجذوب آن شدم، اما شکاک بودم".
آپل اکنون یک زیست شناس گیاهی در دانشگاه میسوری در کلمبیا است. هفت سال پیش، او با با همکارش رکس کروفت یک مطالعه انجام داد. این سنسورها با فرستادن لرزشی از طریق برگ گیاهان، به یکدیگر سیگنال می‌فرستادند. کروفت میکروفون‌های حساسی را برای انتخاب ارتعاش استفاده کرد. اما او به آپل گفت که ضبط این "ارتعاشات" در حالی که صدای خوردن باشد، یک نویز مزاحم واقعی است. او گفت: "وقتی یک حشره شروع به خوردن برگ می‌کند، چیزی نمی‌توانم بشنوم و این ناامید کننده است".
پس از آن لحظه او به یاد می‌آورد که ما به یکدیگر نگاه کردیم و تقریبا همزمان گفتیم:" آیا شما فکر می‌کنید گیاهان می‌توانند از حشرات به عنوان یک منبع اطلاعات استفاده کنند؟ "بعد از آنکه وقتی یک حیوان گرسنه با برگ‌های ایده آل روبرو می‌شود، در جستجوی یک برگ خوشمزه تر است و یکی به همین دلیل مهم است که اگر یک بخش از گیاه به خطر افتد و بقیه بخش‌های گیاه به سرعت مطلع می‌شوند.
او و کروفت آزمایشی را طراحی کردند تا ببینند که آیا گیاهان در واقع برای "گوش کردن" صدای شکارچیان طراحی شده‌اند. آنها یک قطعه نوار بازتابنده را بر روی برگ گیاه قرار دادند. سپس آنها تعدادی کرم گرسنه را در برگ مجاور گذاشتند. حالا پرتوی لیزر بر روی نوار اندازه گیری می‌شد. اگر نوار حتی کمی حرکت می‌کرد، سیگنال نور لیزر منعکس شده از نظر سرعت و زمان متفاوت بود و حرکت برگ را اندازه گیری می‌کرد.
دانشمندان با گیاه آرابیدوپسیس، خردل و علف‌های هرز کار کردند و در طول سال‌ها، آزمایش آزمایشگات گیاهی بسیاری را انجام داد. همانطور که کرتپول‌ها در برگ گیاهان پرورش داده می‌شدند، آپل و کروفت لرزش‌هایی را که توسط لیزر خود گرفته بودند، ثبت کردند. سپس، این ارتعاشات را برای یک گیاه دیگر بازسازی کردند. یک صدای کوچک برگ‌های گیاه جدید را تکان می‌داد. هر برگ فقط یک و ده هزارم اینچ (2.54 میکرومتر) بالا و پایین می‌رود. آپل توضیح می‌دهد که واکنش کنده شدن یک برگ به همان شیوه‌ای است که وقتی یک کرم از برگ تغذیه می‌کند، به برگ‌های دیگر ارسال می‌شود.
در مرحله نهایی، محققان گیاهان حقیقی را که به صداهای جویدن آنها گوش فرا داده بودند، در شرایط یک بحران واقعی (آلودگی باکتریایی) قرار دادند. گیاهان دیگر، که تیمار کنترل بودند هیچ تیماری دریافت نکردند. دو روز بعد، دانشمندان باکتری‌ها را از بین بردند و چندین برگ از هر گیاه را تجزیه و تحلیل کردند. در مقایسه با گیاهان کنترل، گیاهانی که قبلا صدای جویدن را شنیده بودند، حدود 30 درصد مواد شیمیایی دفاعی بیشتری را تولید کردند.
آپل می‌گوید: "ما کاملا شوکه شدیم" و البته خوشحال شدیم. این یک داستان طولانی بود و ما مطمئن نبودیم که گیاهان بتوانند این کار را انجام دهند. "او و کروفت یافته‌های خود را در شماره آگوست نشریه Oecologia گزارش دادند.
آنها در آن لحظه به این فکر افتادند که اگر گیاهان فقط به این وسیله به ارتعاشات جویدن پاسخ دهند. آیا حرکات باد یا دیگر صداهای غیر غذایی نیز گیاه را تحریک می‌کند تا سیستم دفاع شیمیایی خود را فعال کنند؟
برای پیدا کردن پاسخ این سوال، دانشمندان آزمایش دیگری را انجام دادند. این بار آنها گیاهان آرابیدوپسیس را به آزمایشاتی با یکی از سه صدای ضبط شده وارد کردند. بعضی از گیاهان همان ارتعاشات تغذیه‌ای که در اولین آزمایش استفاده می‌شود را دریافت کردند. گیاهان دیگر صدای یک باد ملایم را تجربه کردند. آپل می‌گوید: "در این صورت، شما واقعا می‌توانید حرکت برگ را مشاهده کنید. برای گروه سوم گیاهان، محققان یک آهنگ صوتی پخش کردند. به نظر می‌رسد فقط صدای خرد کردن برگ توسط جویدن کرم، تولید مواد شیمیایی دفاعی از گیاهان را افزایش می‌دهد.
فرانک تلسکی یک زیست شناس گیاهی در دانشگاه ایالتی میشیگان در شرق لنسینگ است. در آنجا، او مطالعه می‌کند که چگونه گیاهان به باد و سایر تنش‌های مکانیکی پاسخ می‌دهند. "تقریبا در هر نمایشگاه علمی که من تا به حال بازدید کرده‌ام، برخی از دانش آموزان دبیرستانی، آزمایش می‌کنند که آیا گیاهان به موسیقی راک بهتر عکس العمل نشان می‌دهند یا موسیقی کلاسیک". اما مطالعه جدید میسوری برای اولین بار "به وضوح نشان می‌دهد گیاه به صدا پاسخ می‌دهد که مربوط به خاطره شنیدن صدای جویدن است".
تلسکی می‌گوید: "یک آفت حشرات" است. او می‌گوید "اگر یک گیاه بتواند خطر را درک کند و به صورت بیوشیمیایی به آن پاسخ دهد تا دفاع از خود را حفظ کند، این یک مزیت کلیدی است." او می‌گوید، "گیاهان باید به صدا پاسخ دهند".
آپل می‌گوید تیم او انواع مختلف حشرات را آزمایش می‌کند. آنها همچنین می‌خواهند بدانند که به کدام لرزش، گیاه پاسخ می‌دهد. به عنوان مثال، صدای فرکانس پایین بیشتر تهدید کننده است یا فرکانس بالا؟
به عنوان مثال، محققان کشاورزی یک روز می‌توانند آنچه را که در این آزمایش‌ها برای کنترل آفات گیاه آموخته‌اند، بکار ببرند. برای از بین بردن علف‌های هرز نیاز به یک درک اساسی از نحوه پاسخ گیاهان به هورمون‌ها نیاز است.
برگرفته از سایت نیوساینس فور استیودنتس
