تحقیقات جدید نشان داده است که وقتی برگ های گیاهان به صورت فیزیکی با یکدیگر تماس پیدا می کنند، به نظر می رسد یک شبکه سیگنال دهی بیولوژیکی برای هشدار دادن به یکدیگر در مورد استرس های پیش رو تشکیل می دهند. این پدیده می تواند تاب آوری آن ها را در برابر نور شدید، که یک چالش محیطی رایج است، تقویت کند.

در این پژوهش جدید، تاب آوری به توانایی گیاه برای تحمل نور بیش از حد، بدون آسیب دیدن جدی (مانند ضایعات برگی) اشاره دارد. محققان این آسیب را با اندازه گیری میزان نشت یون از برگ ارزیابی کردند. یک گیاه مقاوم تر، نشت یون کمتری در واکنش به نور اضافی خواهد داشت، در حالی که گیاه حساس تر، نشت یون بیشتری نشان می دهد.

ران میتلر، گیاه شناس دانشگاه میزوری در کلمبیا، گفت: ما با مقایسه گروه هایی از گیاهان که با هم در تماس بودند و گروه هایی که با هم تماس نداشتند، ثابت کردیم که اگر گیاهان یکدیگر را لمس کنند، در برابر استرس نوری مقاوم تر هستند.

در یک پژوهش در سال 2022، محققان نشان دادند گیاهانی که تماس فیزیکی دارند می توانند سیگنال های الکتریکی را منتقل کنند. میتلر می گوید آن ها این کار را ادامه دادند تا بررسی کنند که آیا خودِ "لمس" باعث افزایش تحمل گیاهان در برابر استرس می شود یا خیر. تیم تحقیق از گیاهی کوچک و علف مانند به نام Arabidopsis thaliana (گوش موشک) استفاده کردند. آن ها این گیاهان را به گونه ای آرایش دادند که یک گروه تماس برگ به برگ داشته باشند و گروه دیگر فاقد این تماس باشند.

پس از برقراری این اتصال فیزیکی، محققان با قرار دادن گیاهان در معرض نور درخشان و شدید (مشابه نور تند خورشید)، مقاومت آن ها را آزمایش کردند. سپس آسیب ها را با اندازه گیری نشت یون از بافت های آسیب دیده و تجمع رنگدانه ای به نام آنتوسیانین بررسی کردند. تجمع آنتوسیانین در گیاهان نشان دهنده استرس است.

نتایج نشان داد که وقتی گیاهان به صورت فیزیکی یکدیگر را لمس می کردند، میزان آسیب برگی و تجمع آنتوسیانین کمتر بود. در مقابل، گیاهانی که به تنهایی رشد کرده بودند، سطوح قابل توجهی بالاتر از آنتوسیانین داشتند. میتلر به ما گفت که اگر یک گیاه را تحریک یا دچار استرس کنید، این گیاه سیگنالی را به تمام گیاهان دیگری که با آن ها در تماس است ارسال می کند و همه ی آن ها مقاوم تر می شوند.

برای درک بهتر مکانیسم این پدیده، تیم تحقیق از گیاهان اصلاح ژنتیکی شده ای استفاده کردند که قادر به انتقال سیگنال های شیمیایی نبودند. چیدمان آزمایش شامل زنجیره ای از سه گیاه بود: یک فرستنده، یک میانجی در وسط و یک گیرنده. با جایگزینی گیاه میانجی با نمونه های جهش یافته، گیاهان گیرنده نتوانستند در برابر استرس محافظت شوند. این آزمایش همچنین نشان داد که ترشح پراکسید هیدروژن برای تقویت تاب آوری حیاتی است.

این پژوهش جنبه همکاری در زندگی گیاهان را برجسته می کند. به طور معمول، گیاهان برای فضا، نور و مواد مغذی با هم رقابت می کنند. اما میتلر این پدیده را یک تعادل تکاملی می بیند. او می گوید: اگر در شرایط سخت رشد می کنید، بهتر است در یک گروه باشید. اما اگر در شرایط ایده آل و بدون شکارچی و استرس زا رشد می کنید، بهتر است به صورت انفرادی زندگی کنید.

پیوش جین، زیست شناس گیاهی در دانشگاه کرنل که در این پژوهش مشارکت داشت، می گوید: نویسندگان این مقاله یک طراحی آزمایشی هوشمندانه برای درک بهتر مسیرهای ناشناخته ارتباطات گیاه با گیاه در سطح زمین پیشنهاد کرده اند. این طراحی به یک پرسش دیرینه پاسخ می دهد: اینکه آیا سیگنال دهی شیمیایی و الکتریکی مسئول افزایش مقاومت در برابر استرس نوری شدید هستند یا خیر.