حساب النبات

الحساب النباتي هو شكل من أشكال الذكاء النباتي حيث يبدو أن النباتات تقوم بعمليات حسابية - وهو نوع من الإحساس بالأرقام لدى النباتات. ومن هذه النباتات نبات صائد الذباب ونبات الرشاد (Arabidopsis thaliana) .

الحساب حسب النوع

نبات صائد الذباب فينوس

فخ محكم الإغلاق

تستطيع نبتة صائدة الذباب فينوس العدّ إلى اثنين وخمسة لاصطياد فريستها ثم هضمها. [ 1 ] [ 2 ]

نبات صائد الذباب هو نبات لاحم يصطاد فريسته بواسطة آلية مصيدة تتكون من الجزء الطرفي لكل ورقة من أوراقه، وتُفعَّل هذه الآلية بواسطة شعيرات دقيقة على سطحها الداخلي. تحدث استجابات نبات صائد الذباب نتيجة لتغيرات كهربائية أو ميكانيكية أو متعلقة بالحركة. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] عندما تلامس حشرة أو عنكبوت زاحف على الأوراق إحدى الشعيرات، تستعد المصيدة للانغلاق، ولا تُغلق إلا إذا حدث تلامس ثانٍ في غضون عشرين ثانية تقريبًا من التلامس الأول. يُعدّ شرط التفعيل المتكرر في هذه الآلية بمثابة ضمانة ضد إهدار الطاقة في اصطياد أجسام عديمة القيمة الغذائية، ولن يبدأ النبات عملية الهضم إلا بعد خمسة محفزات أخرى للتأكد من أنه اصطاد حشرة حية صالحة للأكل.

تمر نبتة صائدة الذباب بمرحلتين، هما مرحلة الإغلاق ومرحلة التثبيت، بعد مرحلة الفتح وقبل الهضم ، وتختلف هاتان المرحلتان تبعًا لتكوين المصيدة. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] تحدث المصيدة المغلقة عندما ينغلق الفصان أو يصطادان الفريسة. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] أما المصيدة المثبتة فتحدث عندما تُحكم الأهداب قبضتها على الفريسة. [ 3 ] [ 4 ] قد تصل قوة المصيدة إلى أربعة نيوتن . [ 4 ] إضافةً إلى ذلك، تُعيق الأهداب قدرة الكائن الحي على الهروب. [ 3 ] [ 4 ]

تتميز هذه الآلية بتخصصها العالي لدرجة أنها تستطيع التمييز بين الفرائس الحية والمؤثرات الأخرى، مثل قطرات المطر المتساقطة؛ [ 6 ] يجب لمس شعرتين حساستين متتاليتين خلال 20 ثانية من بعضهما البعض، أو لمس شعرة واحدة مرتين متتاليتين بسرعة، [ 6 ] وعندها تنغلق فصوص المصيدة، عادةً في غضون عُشر ثانية تقريبًا. [ 7 ]

يعتمد عدد الأيام التي يبقى فيها المصيدة مغلقة على ما إذا كانت النبتة قد اصطادت فريسة أم لا. [ 3 ] علاوة على ذلك، يؤثر حجم الفريسة على عدد الأيام اللازمة للهضم. [ 3 ] إذا كانت الفريسة صغيرة جدًا، فإن نبات صائد الذباب قادر على إطلاقها، مما يسمح له بالبدء في مرحلة الانفتاح الجزئي. [ 3 ] [ 4 ] يستغرق الانتقال من حالة الإغلاق إلى حالة الانفتاح الكامل يومين، وقد يحدث ذلك بعد أن ينتهي النبات من الهضم أو بعد أن يقرر أنه لم يصطد أي شيء ذي قيمة. [ 3 ] [ 4 ] يحتاج النبات إلى يوم واحد ليصبح شبه مفتوح، مما يُعطيه مظهرًا مقعرًا، بينما يسمح له اليوم الآخر بالانفتاح الكامل، مما يُعطيه مظهرًا محدبًا. [ 3 ] [ 4 ] قد يؤثر الماء الموجود داخل نبات صائد الذباب على زاوية فصوصه عند انفتاحها. [ 5 ]

نبات الأرابيدوبسيس ثاليانا

نبات الأرابيدوبسيس ثاليانا

تقوم نباتات رشاد أذن الفأر (Arabidopsis thaliana) فعلياً بعملية الانقسام للتحكم في استخدام النشا ليلاً. [ 8 ]

تُخزّن معظم النباتات النشا خلال النهار، ثم تستقلبه بمعدل ثابت خلال الليل. مع ذلك، إذا حلّ الظلام مبكرًا بشكل غير معتاد، فإن نبات الرشاد (Arabidopsis thaliana) يُقلّل من استهلاكه للنشا بمقدار يستدعي انقسامه فعليًا. [ 9 ] لكن توجد تفسيرات بديلة، [ 10 ] مثل آلية التحكم بالتغذية الراجعة عن طريق استشعار كمية السكريات الذائبة المتبقية. [ 11 ] وحتى عام 2015، لا تزال هناك أسئلة مفتوحة. [ 12 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ^ بوم ، جنيفر. شيرزر، سونكي؛ كرول، الزبيتا؛ كروزر، إيناس؛ فون ماير، كاتارينا؛ لوري، كريستيان؛ مولر، توماس د.؛ شابالا، لانا؛ مونتي، إيزابيل. سولانو، روبرتو. الرشيد، خالد ع. رينينبيرج، هاينز؛ شابالا، سيرجي؛ نهير، إروين؛ هيدريخ ، راينر (فبراير 2016). "The Venus Flytrap Dionaea muscipula يحسب إمكانات العمل التي يسببها الفرائس للحث على امتصاص الصوديوم" . علم الأحياء الحالي . 26 (3): 286–295 . بيب كود : 2016CBio...26..286B . دوى : 10.1016/j.cub.2015.11.057 . بمك 4751343 . PMID 26804557 .  
  2. "النباتات تعد حتى خمسة" . مجلة نيتشر . 529 (7587): 440. 2016. doi : 10.1038/529440a . S2CID 49905733 . 
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 فولكوف، ألكسندر ج.؛ بينوك، مونيك-رينيه؛ لوي، دينيل س.؛ جاي، ماريشا س.؛ ماركين، فلاديسلاف س. (15 يناير 2011). "دورة الصيد الكاملة لـ Dionaea muscipula : خطوات متتالية وخصائصها الكهربائية". مجلة فسيولوجيا النبات . 168 (2): 109-120 . Bibcode : 2011JPPhy.168..109V . doi : 10.1016/j.jplph.2010.06.007 . PMID 20667624 . 
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 فولكوف، ألكسندر ج.؛ هاريس الثاني، شون L.؛ فيلفرانك، كريستيل إل؛ ميرفي، فيرونيكا أ؛ ووتن، جوزيف د.؛ بوليسين، هينوك؛ فولكوفا، مايا الأول؛ ماركين ، فلاديسلاف س. (1 يناير 2013). “الميكانيكا الحيوية لصائدة الذباب فينوس: القوى في مصيدة Dionaea muscipula ”. مجلة فسيولوجيا النبات . 170 (1): 25– 32. بيب كود : 2013JPPhy.170...25V . دوى : 10.1016/j.jplph.2012.08.009 . بميد 22959673 . 
  5. 1 2 3 4 ساكس، ريناته؛ ويسترميير، آنا؛ مايلو، ماكس؛ ناداسدي، جوي؛ بيشوف، مانفريد؛ سبيك، توماس؛ بوبينغا، سيمون (7 يوليو 2020). "آلية انغلاق نبات صائد الذباب ( Dionaea muscipula )" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 117 (27): 16035-16042 . Bibcode : 2020PNAS..11716035S . doi : 10.1073/pnas.2002707117 . PMC 7355038. PMID 32571929 .  
  6. 1 2 رافين، بيتر هـ.؛ إيفرت، راي فرانكلين؛ إيشهورن، سوزان إي. (2005). بيولوجيا النباتات ( الطبعة السابعة). دبليو إتش فريمان وشركاه. ISBN  978-0-7167-1007-3. OCLC 56051064 . 
  7. فورتير، يوئيل؛ سكوتهايم، جان م.؛ دومايس، جاك؛ ماهاديفان، ل. (27 يناير 2005). "كيف تنقض صائدة الذباب فينوس" ( ملف PDF) . مجلة نيتشر . 433 (7024): 421-425 . Bibcode : 2005Natur.433..421F . doi : 10.1038/nature03185 . PMID 15674293. S2CID 4340043. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) في 2 ديسمبر 2007.  
  8. ليدفورد، هايدي (24 يونيو 2013). "النباتات تُجري عمليات حسابية جزيئية" . مجلة نيتشر . doi : 10.1038/nature.2013.13251 . S2CID 124849485 . 
  9. سكيالدون، أنطونيو؛ موغفورد، سام ت؛ فيكي، دورين؛ سكفينغتون، ألاستير؛ بوريل، فيليبا؛ غراف، ألكسندر؛ سميث، أليسون م؛ هوارد، مارتن (25 يونيو 2013). " نباتات الأرابيدوبسيس تُجري عملية قسمة حسابية لمنع المجاعة ليلاً" . eLife . 2 e00669. arXiv : 1306.5148 . doi : 10.7554/eLife.00669 . PMC 3691572. PMID 23805380 .  
  10. ويب، أليكس أ.ر.؛ ساتيك، أكيكو (5 مارس 2015). "فهم التنظيم اليومي لعملية استقلاب الكربوهيدرات في نبات الأرابيدوبسيس باستخدام النماذج الرياضية" . فسيولوجيا النبات والخلايا . 56 (4): 586-593 . doi : 10.1093/pcp/pcv033 . PMID 25745029 . 
  11. فيوجييه، فرانسوا ج.؛ ساتيك، أكيكو (2013). "التغذية الراجعة الديناميكية بين الساعة البيولوجية وتوافر السكروز تفسر الاستجابة التكيفية لعملية استقلاب النشا لفترات ضوئية مختلفة" . مجلة فرونتيرز إن بلانت ساينس . 3 : 305. Bibcode : 2013FrPS....3..305F . doi : 10.3389/fpls.2012.00305 . PMC 3544190. PMID 23335931 .  
  12. سكيالدون، أنطونيو؛ هوارد، مارتن (31 مارس 2015). "كيف تدير النباتات مخزونها الغذائي ليلاً: نماذج كمية وأسئلة مفتوحة" . مجلة فرونتيرز إن بلانت ساينس . 6 : 204. Bibcode : 2015FrPS....6..204S . doi : 10.3389/fpls.2015.00204 . PMC 4379750. PMID 25873925 .