كيف تتواصل النباتات بين جذورها | البروفيسور أرييل نوفوبلانسكي | TEDxJaffa

يتحدث البروفيسور أريل نوفوبلانسكي عن الطريقة الفريدة التي تتواصل بها النباتات من خلال جذورها. فعبر نظام معقد من التواصل غير اللفظي، تستطيع النباتات أن تحذر بعضها البعض من خطر وخبرات وشيكة. ومع فريقه من علماء الأبحاث، قام البروفيسور نوفوبلانسكي برصد الطرق التي تتواصل بها النباتات، وهو عامل مهم في التخطيط الزراعي، كما أثبت أن النباتات لديها ذاكرة.

هناك سؤال عميق جدًا

ترونه على الشاشة.

إن سقطت شجرة في الغابة،
ولم يكن هناك أحد ليسمعها

فهل تصدر صوتًا؟

كلكم تعرفون هذا السؤال

وهو سؤال يجذب اهتمام الفلاسفة
منذ أكثر من 300 سنة.

لكن هذا السؤال سيبدو سخيفًا

بالنسبة إلى النباتات المجاورة لهذه الشجرة،

والتي استمعت على مدى عقود
إلى الرسائل والإشارات

الصادرة من هذه الشجرة التي سقطت.

لذا اليوم سوف أخبركم بشيء

عن التواصل بين النباتات،

وشيء عن الطرق

التي تتعلم النباتات
من بعضها البعض عن بيئتها.

كلنا نعرف شيئًا عن هذا التواصل.

تتواصل النباتات مع الحيوانات طوال الوقت.

ليس بالضرورة مع ثدييات متطورة مثلنا

ولكن مع كائنات صغيرة كالحشرات

والطيور التي ترونها على الشاشة.

تجذبهم عبر إظهار أزهار مبهرجة

لتضمن تلقيحها.

هذا جزء من حياتها الجنسية.

هذه إحدى الطرق التي تتواصل بها.

وإحدى الطرق الأخرى هي...

أنها تحتاج إلى خدمات نقل لبذورها.

لذا فهي تنتج ثمار مبهرجة،

وتضع بعضًا من الحلويات داخلها،

كي تحملها الثدييات والكائنات الأخرى بعيدًا

إلى أماكن أخرى وبيئات أخرى.

هذا تواصل، انظروا إلى الألوان.

إنه ليس تواصلًا معنا فقط،

ولكنه تواصل مع العديد من الكائنات الأخرى.

لكن هذه طرق بسيطة جدًا

تتبعها النباتات

بالاعتماد على خدمات الحيوانات.

وكل هذا يعتمد على حقيقة أن تلك الحيوانات

تملك قدرًا من الذكاء

ويمكنها أن تقرر إما أن تختار الثمار

أو تزور زهرة.

هذا يستخدم ذكاء الحيوان.

هناك قرار ما، أو قوة دافعة، وراءها محرك.

ليس من النبات، بل الحيوان.

لكن في أبحاثنا،
نحن نحاول أن نفعل شيئًا آخر.

نحاول أن نعرف ما إذا كانت النباتات
قادرة على التواصل

بين بعضها البعض، مع نباتات أخرى.

ومثال جميل على ذلك هو الظاهرة

التي نسميها الأشجار الناطقة.

هذا ليس من أبحاثنا بل من أبحاث أخرى...

أبحاث أخرى من مختبرات أخرى حول العالم.

أغلب الأشجار لا تستطيع التحرك من مكانها

بمجرد أن تغرس ستبقى في مكانها

لبقية حياتها.

أحيانًا لمئات السنين.

هي لا تستطيع الهرب،

وهذا يجعل حياتها صعبة جدًا،

فهناك الكثير من الكائنات
التي تريد أن تؤذيها.

الكثير من الحشرات والثدييات وكائنات أخرى،

يمكنها أن تأتي ببساطة وتقضم رأسها،

إن لم تفعل شيئًا حيال ذلك.

وإحدى الطرق - وهناك الكثير من الطرق

التي تدافع بها النباتات
عن نفسها ضد هذا الالتهام -

إحدى تلك الطرق هي إفراز

أو تجميع الكثير من المواد الكيميائية،

وعندما تنتج المواد الكيميائية

فهي تمنع بعض هذه الحشرات آكلة العشب،

وكل أنواع الحيوانات
التي تريد أن تتغذى عليها.

وفي الحقيقة، فهي تفعل شيئًا آخر أيضًا.

عندما يحدث قضم للنبات

بعض النباتات تكون قادرة على إفراز

جميع أنواع الروائح، من مواد متطايرة،

تُحمل مع الهواء وتلتقطها أجزاء أخرى

من النبات نفسه ونباتات أخرى مجاورة.

والتي عندما تستلم هذه الرسالة،

هذا التواصل من نبات آخر،

تبدأ بإنتاج مواد سامة،

والتي تمنع أي هجوم،
وفي هذه الحالة هجوم الحشرات.

برأيي، هذا تصرف معقد

بالنسبة إلى كائنات من دون دماغ.

عمَّ يثرثرون أيضًا؟ (ضحك)

وهذا شيء نتعامل معه في مجموعتنا.

نحن نسأل بالتحديد في أحد مشاريعنا:

هل يمكن للنباتات أن تسترق السمع،
وتستمع إلى المصاعب،

والضغوطات التي تواجه جيرانها؟

وتستعمل هذه المعلومات

لتقاوم وتنجو بشكل أفضل في المستقبل.

تخيلوا الموقف التالي

هناك نبات. يحدث له شيء سيء

ضغوط كجفاف أو مستويات مرتفعة من الملح

كما نعرف ذلك جيدًا من هذا البلد،
فالنبات يتعرض لضغط،

وحالته سيئة. لكن الآن أنا أسأل

ما إذا كان نبات مجاور،

يبدو غير واعٍ لضغوطات النبات الآخر،

يستشعر المعلومات

ويحصل على رسالة النبات الآخر
ويفعل شيئًا حيال ذلك.

أنا أسأل عن السهم الأحمر هنا.

إذًا كيف نفعل ذلك؟

كل ما تحتاجه هو بعض الشجيرات

وسكين أو مقص.

تقص جذر النبات،

وستنمو جذورًا أخرى فورًا

ويمكنك الاختيار بحذر، وهو أمر سهل جدًا،

حتى بالنسبة إلى طفل عمره خمس سنوات،
اختيار نباتات لها جذرين فقط.

وإذا كان لها ستة جذور تستبعد أربعة منها،

وتتركها بجذرين، متطابقين تقريبًا،

وتجمعهم هكذا

ليتشاركوا وعاءً في المنتصف.

إن تشارك وعاء يسمح لهم

بالتواصل إن أرادوا ذلك.

وهذا يسمح بالتواصل بين الجذور.

بالطبع هناك قنوات أخرى للتواصل.

بين الأوراق باستخدام نفس الآلية

التي ناقشناها سابقًا،

عبر المواد المتطايرة في الهواء.

فماذا يمكن أن نفعل؟

نضغط على جذر واحد لنبات ما

ونسأل، حيث نعلم جليًا أن هذا النبات

سيكون بائسًا بشأن ذلك، فنسأل

ما إذا كان النبات الآخر
سيفعل شيئًا حيال ذلك أيضًا.

حسنًا؟ ماذا نقيس؟

نريد شيئًا تسهل دراسته،

ويسهل قياسه، ونريد استجابة سريعة،

شيء فسيولوجي تسهل ملاحظته،

وأحد هذه الأشياء هو الطريقة

التي تبقي بها النباتات
أوراقها مفتوحة أو مغلقة

عندما تواجه المشكلات.

ما ترونه هنا،

مكبر آلاف المرات على الشاشة،

هو المسام الصغيرة
التي يملكها كل نبات على أوراقه،

والتي يتبادل من خلالها الغاز

مع بيئته.

هذه المسام قابلة للفتح، وهي مرنة للغاية.

فهي تشبه المصاريع الصغيرة،

ويمكنها أن تفتح وتغلق بخفة كبيرة،

وتمتص من خلالها ثاني أكسيد الكربون
وتخرج الأكسجين.

والذي يسمح لنا

بالحياة على هذا الكوكب.

لذلك عندما يكون النبات سعيدًا
فإنه يفتح مسامه،

لا يوجد توقعات لأي ضغوط،

وهكذا تبدو المسام المفتوحة.

والمسام هي الثقوب الصغيرة.

وعندما يكون النبات غير سعيد،
أو يتوقع مشكلة،

كالجفاف مثلًا،
فإنه يغلق هذه المسام الصغيرة.

وهذا قابل للقياس، فيمكننا التقاط صورة

وقياس ذلك بسهولة بالغة.

النباتات السعيدة. نأخذ مجموعة نباتات كهذه:

التي سنعرضها لضغط وجارتها

وعند عدم وجود ضغط تكونان سعيدتين.

لطيفة وسعيدة - انظروا إلى المسام -

إنها تبتسم لكم.

وهي سعيدة للغاية لذلك.

ولكن ماذا إن ضغطنا بالجفاف

على جذر أحد النبتتين؟

تصير بائسة وتغلق مسامها،

الفتحات الصغيرة،

ولكن أيضًا الجارة التي لم تتأذى،

ولم تتعرض للضغط سابقًا، تشعر بشيء.

هناك اتصال. لماذا تتنصت؟

لماذا يجب على جارة لا تعاني

استخدام هذه المعلومات؟ هي لم تتعرض لضغط!

حسنًا، في كثير من الحالات،
إذا كان جاري يعاني الآن،

فهناك احتمال كبير جدًا أن أعاني

في خلال دقائق، أو بضع ساعات أو بضعة أيام.

لذلك يفضل الاستعداد لهذا.

التحضير للمستقبل هو شيء

مهم للغاية في تطور

وبيئة أي مخلوق.

السؤال الأكثر إثارة للاهتمام
والأكثر صعوبة هو:

لماذا قد يمنح الجار الذي يعاني

مثل هذه المعلومات لجاره؟

فبعد كل شيء قد يكونوا أعداءه أو منافسيه.

في كثير من الحالات
تكون النباتات هائلة الحجم.

فيمكن أن تماثل بحجمها
عدد من ملاعب كرة القدم.

ويمكن أن تزن مئات الأطنان
من الكتلة الحيوية.

يمكن أن تكون ضخمة جدًا.

وعندما يحدث هجوم في جانب أو حزمة

فهناك مبرر جيد جدًا

لنشر المعلومات إلى بقية النبات.

وبعضها يكون ضخمًا بالاستنساخ.

فيكون لديها الكثير
من الأجزاء التوأمية التي تنتشر

مثل أعشاب الحديقة في الفناء الخلفي،

أو الفراولة التي نأكلها، أو أشجار البتولا.

جميعها نسخ ولديها الكثير من الأعضاء

المرتبطين معًا.

وبعضها يكون منفصلًا عن بعض.

فيكون نشر الأخبار فكرة جيدة. التحذير،

بأن الضغط يحدث. إن كان هذا المنطق صحيحًا،

فإني أتوقع شيئًا أكثر تفصيلًا.

أن نباتًا لا يعاني من ضغوطات
سيشارك المعلومات مع جيرانه.

ليس فقط الذي يعاني ولكن أيضًا

الجار الذي لا يعاني سيشارك المعلومات

مع جيران أكثر. حسنًا؟

اختبار ذلك بسيط. الآن تعلمون الطريقة،

ويمكنكم أن تصبحوا علماء مثلي.

يمكنكم أخذ هذا النظام الذي نعرفه بالفعل

الذي استجاب فيه الجار الأول،

حيث يوجد تواصل،

ونضيف المزيد من الجيران.

ونسأل نفس السؤال.

هل ستنقل إليهم هذه المعلومات؟

هل سيشارك الجار الذي لا يعاني
من ضغوطات المعلومات

مع جيران إضافيين؟

وهذا بعد خمس عشرة دقيقة.
خمس عشرة دقيقة قصيرة!

أغلقت ثلاث نبتات مسامها.

لقد حدث النقل،

وتم نشر الخبر من نبات لا يعاني.

وفي ساعة فقط، خمس نبتات في صف،

وإن عملت بجهد كاف،

وجماعتي سيعملون بجهد كاف،

فأراهنكم أنها ستبلغ النبتة العاشرة أيضًا.

إذًا يوجد تواصل وتشارك

للمعلومات من قبل نبتات لا تعاني هنا.

وكل ذلك في نباتات لا تملك دماغًا،
تذكروا ذلك!

جيد جدًا حتى الآن، ولكننا كنا نعرض

التواصل ومشاركة المعلومات

ولكننا لم نثبت بعد أنه كان يحدث

عبر تواصل الجذور.

لقد حدث ذلك في نظام يتشارك الجذور، صحيح؟

ولاختبار إن كان ذلك عبر الجذور

أو عبر البرعم، أو الأوراق فوق الأرض،

أو مواد كيميائية طيارة،
علينا إضافة مجموعة أخرى

من النباتات التي لا تتشارك الجذور.

وبالفعل عندما لا تتشارك النباتات الجذور،

لا يحدث تواصل.

وهو إثبات مباشر أن التواصل

عن علامات الإجهاد يحدث بين الجذور.

ولكن هناك سؤال أكثر عمقًا هنا.
فبعد كل شيء،

المسام، كما وضحت سابقًا، تعمل بسرعة كبيرة.

ويمكنها أن تفتح وتغلق في بضع ثوان،

وفي بضع دقائق، ويمكنها أن تفتح مجددًا

في بضع ثوان أو دقائق.

وهذا ما تقوم به بالفعل

بعد الحصول على إشارات التحذير.

إذًا فالأمر مريب،

ربما ليس ضروريًا،

وربما ليس مهمًا في الحياة الحقيقية.

والسؤال العميق هنا هو

هل ستتعلم النباتات من تجاربها الماضية

وتقاوم مع نبات مجهد وتتحسن

في مواجهة المصاعب
التي تواجهها في المستقبل؟

مثل الجفاف في هذه الحالة.

وطريقة اختبار ذلك بسيطة.

نأخذ نفس النظام الذي تعرفونه،

صف من النباتات تتشارك الجذور في آنية،

وفي حالة لا تعرضه للإجهاد،

وفي حالة أخرى عرضه للإجهاد.

فما الذي نجهده أو لا نجهده؟

أحد الجذور لأحد النبتات
في الصف. أليس كذلك!

ثم نعرض النظام كله لجفاف حقيقي.

وهذا هو الاختبار الفعلي!

في الحياة الفعلية، وليس فقط
فتح وغلق المسام، صحيح؟

في الحياة الفعلية.

هذا هو النبات السعيد،

والذي لا يتعرض لجار مجهد،

وبعد شهر واحد جف تمامًا!

كما هو متوقع في دفيئة إسرائيلية

في الصيف ودرجة حرارة 40.

وهذا لا يفاجئ أحدًا هنا.

ولكن هذه المجموعة، بها أحد الجذور

لأحد النبتات تعرض للجفاف

قبل بدء التجربة،

وقبل التعرض للجفاف الكلي.

وهكذا تبدو بعد شهر واحد!

وليس ذلك بسبب إعطائها المزيد من الماء!

هذا من خلال النباتات التي تحصل على تجربة،

تجربة التواصل، لمواجهة جار

تعرض في الماضي للجفاف،

باستخدام المعلومات، وتخزينها بطريقة ما

واستخدامها لاحقًا في الحياة

والمواجهة والنجاة من الجفاف
بشكل أفضل في المستقبل.

هذا هو التعلم والذاكرة

لكائنات بلا دماغ.

وهو درس كبير!

درس من كائنات متواضعة

لا تملك دماغًا ولكنها تتعلم وتتذكر

وتستخدم المعلومات البيئية لاحقًا

لفرص أفضل في البقاء.

أود شكر أعضاء مختبري:

الدكتور عمر فالك، الذي راجع هذه العملية

وأغلب التجارب، و(إيشاي هوفمان)

و(يونات مردوخ)، و(دانيال بن ناتان سيون)،

و(ميري فانونو)، و(أورون جولشتن)،

والدعم المالي السخي

لمؤسسة العلوم الإسرائيلية.

شكرًا جزيلًا!

(تصفيق)