چرا بعضی از گیاهان گوشت خوار شدند؟

حدود ۷۰ میلیون سال پیش هنگامی که دایناسور‌ها حاکمان این کره خاکی بودند، یک ناهنجاری ژنتیکی باعث شد تا برخی از گیاهان گوشت خوار شوند. مطالعات جدید نشان می‌دهند ژن‌هایی که در گذشته به بهبود عملکرد ریشه و برگ‌ها کمک می‌کردند، جهش یافته و باعث شدند تا این گیاهان به گوشت‌خواری روی بیاورند و این فرآیند طی میلیون‌ها سال صورت گرفته است.در واقع این جهش ژنتیکی باعث شد بعضی از گیاهان غیرگوشت‌خوار، طی ده‌ها میلیون سال به گیاهان گوشت خواری تبدیل شوند که هر لحظه در انتظار طعمه خود هستند. گوشت‌خوار شدن مزیت‌های دیگری نیز برای این گیاهان به همراه داشته است. در واقع گیاهان گوشت خوار با شکار و مصرف موجودات غنی از مواد مغذی بخش عظیمی از نیاز خود را تامین می‌کنند و این مورد به آن‌ها امکان داده که حتی در خاک نامساعد هم بتوانند رشد کنند.

برای بررسی چگونگی تکامل گیاهان گوشت خوار، تیم بین‌المللی گیاه شناسان و زیست شناسان به سرپرستی یورگ شولتر (Jörg Schultz)، دانشیار دانشگاه وربزبورگ آلمان، ژنوم و آناتومی سه گیاه گوشت‌خوار را مقایسه کرده‌اند. در حقیقت صد‌ها گونه از گیاهان گوشت خوار وجود دارند، اما محققان تصمیم گرفتند تا سه گیاه حشره‌خوار مرتبط که همه آن‌ها اعضای خانواده ژاله‌پوشان (Droseraceae) هستند را بررسی کنند. طبق گفته محققان این سه گیاه با حرکت‌های خاص خود طعمه را شکار می‌کنند.
یکی از این گیاهان، گیاه آشنای ونوس مگس‌خوار (Dionaea muscipula) است که بومی تالاب‌های کارولینا می‌باشد و آن را حتی در انیمیشن‌های مختلف هم دیده‌ایم. گیاه بعدی گیاه چرخ آب (Aldrovanda vesiculosa) است که می‌توان آن را در تمامی مناطق آبی یافت. این گیاه لاغر اندام زیر آب قرار گرفته و به سرعت در اطراف حیوانات دریایی مورد نظرش می‌پیچد. سومین گیاه مورد بررسی، گیاه زیبا، اما کشنده قاشق برگی (Drosera spatulata) است که بیشتر در استرالیا یافت می‌شود و قربانیانش را با ماده‌ای شیرین و چسبناک اغوا کرده و به دام می‌اندازد.

تیم تحقیقاتی پس از تجزیه و تحلیل این گیاهان، روندی سه مرحله‌ای را به سمت گوشت‌خوار شدن گیاهان کشف کردند. در ابتدا و در حدود ۷۰ میلیون سال پیش یکی از اجداد اولیه غیر گوشت‌خوار این سه گیاه تحت یک جهش ژنتیکی نسخه دیگری از کل DNA و ژنوم خود تولید کرد. این جهش ژنتیکی، ژنوم ریشه و برگ‌ها را تغییر داد و باعث شد تا بتوانند عملکرد‌های دیگری را نیز ارائه دهند. برخی از ژن‌های برگ برای ایجاد تله توسعه یافتند، در حالی که فرآیند‌های تغذیه‌ای و جذب مواد مغذی نیز توسط ژن‌های دیگر توسعه یافتند؛ به عبارتی دیگر این مکانیزم جدید به ریشه‌هایی که به دنبال تغذیه از خاک بودند، یاری می‌رساندند.
مرحله دوم در حرکت این گیاهان به سمت گوشت‌خوار شدن هنگامی اتفاق افتاد که گیاهان مواد مغذی جدیدی از طعمه‌های خود دریافت کردند. در آن زمان دیگر برگ‌ها و ریشه‌ها به شکل قدیمی خود مورد نیاز نبودند و بسیاری از ژن‌هایی که درگیر مکانیزم گوشت‌خوار شدن گیاه نبودند به مرور زمان از بین رفتند. به عنوان مثال امروزه گیاه چرخ آبی کوچک در ابتدای رشد خود یک ریشه ابتدایی به دست می‌آورد، اما این ریشه طی فرآیند بالغ شدن، دیگر رشد نمی‌کند چرا که برخلاف گذشته گیاه دیگر نیازی به آن ندارد. در حقیقت این ریشه کوچک تنها بقایای چیزی است که زمانی یک سیستم ریشه‌ای کامل بوده است.

دو مطالعه قبلی که توسط گروه‌های دیگر دانشمندان در سال ۲۰۱۳ انجام شده بود نیز یافته‌های مشابهی را در زمینه ژن‌ها در سایر گیاهان گوشت خوار نشان داده است. آن‌ها طی مطالعات مختلف دریافتند که گونه‌ای به نام علف‌انبانی آبی (Aquatic Bladderwort) از اجداد خود فاصله گرفته و ژن‌های مختلفی را از دست داده است. طبق همین مطالعه، محققان معتقدند که این گیاهان گوشت خوار نیز ممکن است تحت فرآیندی مشابه، برخی ژن‌های اولیه خود را از دست داده‌اند.
در مرحله سوم تبدیل شدن به گیاهان گوشت خوار، گیاهان دچار تحولات تکاملی خاصی نسبت به محیط خود شدند. محققان دریافتند که ریشه‌ها و برگ‌ها به صورت تله تکامل یافته‌اند و ژن‌های ریشه که زمانی برای جستجو و جذب مواد مغذی از خاک مورد استفاده قرار می‌گرفتند، اکنون به منظور ایجاد آنزیم‌های مورد نیاز برای هضم و جذب مواد مغذی از طعمه‌ها فعالیت می‌کنند. همچنین ژن‌هایی که در گذشته به تولید شهد برای جذب حشرات گرده افشان می‌پرداختند، امروزه با تولید مواد مختلف، سعی دارند تا طعمه‌ها را به سمت گیاه جذب کنند.

اصولاً اغلب گیاهان دارای برگ و ریشه، زمینه لازم برای گوشت‌خوار شدن را دارند، اما این استعداد بالقوه تنها در برخی گونه‌ها و در طول میلیون‌ها سال به مرحله تکامل رسیده و امروز شاهد گیاهانی گوشت‌خوار هستیم. محققان بر این باورند که روند سه مرحله‌ای که توسط این مطالعه جدید بیان شده است، نشان می‌دهد که چگونه با گذشت زمان گیاهان غیرگوشت‌خوار باستانی به ماهرترین شکارچیان سبز کره زمین تبدیل شده‌اند.