تُعتبر الميكروبات مثل البكتيريا والفطريات والكائنات الحية الأخرى الموجودة في التربة من العوامل المؤثرة بشكل كبير على البيئة الزراعية. فهي تلعب دورًا في عمليات حيوية هامة مثل احتجاز الكربون وحركة العناصر الغذائية. ولكن ما يثير الاهتمام بشكل خاص هو تأثيرها طويل الأمد على النباتات، وهو ما يُعرف بـ”التأثيرات الوراثية”.
فهم التأثيرات الوراثية للميكروبات
قد لاحظ الباحثون منذ سنوات كيف أن الميكروبات تمتلك ذاكرة بيئية تمكنها من تذكر الظروف التي تعرضت لها أجيالها السابقة. هذا النوع من الذاكرة يمكن أن يؤثر على كيفية نمو النباتات، مثل الذرة والقمح. وتلعب العوامل المناخية، مثل هطول الأمطار، دورًا كبيرًا في هذا السياق.
رغم ملاحظة التأثيرات الوراثية سابقًا، إلا أن تفاصيلها الدقيقة ما زالت غير واضحة. فهم هذه التأثيرات قد يساعد المزارعين وشركات التكنولوجيا الحيوية في تحسين استخدام الميكروبات المفيدة في الزراعة.
التجارب الميدانية في كانساس
قام فريق بحثي بقيادة الدكتورة ماجي واجنر من جامعة كانساس بأخذ عينات من التربة في عدة مواقع بولاية كانساس، من المناطق الرطبة في الشرق إلى السهول الجافة في الغرب. الهدف كان مقارنة تأثيرات الذاكرة البيئية عبر هذه المناطق المناخية المختلفة.
تمت زراعة النباتات في مجتمعات ميكروبية لها ذكريات مختلفة عن الجفاف. وبعد آلاف الأجيال الميكروبية، كانت الذاكرة البيئية للجفاف لا تزال واضحة، خاصة مع النباتات المحلية.
التفاعل بين النباتات والميكروبات
أظهرت الدراسة أن النباتات المحلية، مثل “الجاماغراس”، تتفاعل بشكل أفضل مع الميكروبات المحلية مقارنة بالنباتات الزراعية مثل الذرة. هذا يعود إلى التاريخ التطوري المشترك بين النباتات المحلية والميكروبات، حيث تطورت معًا على مدى فترات زمنية طويلة.
تمت مقارنة أداء الذرة مع الجاماغراس، وأظهرت النتائج الأولية أن النباتات المحلية أكثر توافقًا مع التاريخ البيئي للميكروبات. تشير النتائج إلى أن النباتات المحلية قد تكون أكثر تكيفًا مع الظروف المناخية المحلية بفضل تاريخها المشترك مع الميكروبات.
الجينات والآليات الجزيئية
درس الباحثون النشاط الجيني لكل من الميكروبات والنباتات لاكتشاف الآليات المحتملة وراء التأثيرات الوراثية على المستوى الجزيئي. كانت الجينات التي تثير الاهتمام بشكل خاص هي تلك المسؤولة عن تحمل الجفاف، مثل جين “نيكوتيانامين سينثاز”.
هذا الجين يساعد النباتات في الحصول على الحديد من التربة، ولكنه أيضًا يلعب دورًا في تحمل الجفاف. في ظل ظروف الجفاف، عبرت النباتات عن هذا الجين فقط عند نموها مع ميكروبات لها ذاكرة عن الظروف الجافة.
الخاتمة
تفتح هذه الدراسة آفاقًا جديدة لفهم العلاقات المعقدة بين النباتات والميكروبات في البيئة الطبيعية. من خلال فهم كيفية تفاعل النباتات مع الميكروبات وفقًا للتاريخ البيئي، يمكن تحسين الزراعة المستدامة من خلال الاستفادة من الميكروبات المفيدة. كما أن التعاون بين مختلف المجالات العلمية مثل علم الوراثة وعلم الأحياء الدقيقة يعزز من قدرة الباحثين على الإجابة على الأسئلة المعقدة التي لم يكن بالإمكان تناولها سابقًا.