زندگی بیش از ۱ تریلیون میکروب در تنه یک درخت

غزال زیاری: شاید به نظر خیلی‌ها بخش چوب درون درختان، بی‌فایده باشد؛ اما درواقع خانه مجموعه گسترده‌ای از حیاتی متنوع است. طبق بررسی‌های انجام‌شده، به‌طور متوسط در داخل تنه هر درخت، بیش از ۱ تریلیون قارچ، باکتری و سایر میکروب‌ها زندگی می‌کنند که در نوع خود جوامع منحصربه‌فردی را تشکیل می‌دهند.

طبق گفته خسوس مرکادو بلانکو، میکروبیولوژیست شورای ملی تحقیقات اسپانیا که در این پروژه تحقیقاتی مشارکت نداشته، برخی از این میکروب‌ها می‌توانند به‌عنوان پروبیوتیک‌هایی برای دفع یا از بین بردن پاتوژن‌ها وارد عمل شوند. به گفته او، یافته‌های این مطالعه می‌تواند راهکارهای جدیدی را برای محافظت از درختان آسیب‌پذیر در سراسر جهان ارائه دهد.

فواید میکروب‌ها برای درختان

میکروب‌ها بخش مهمی از زندگی گیاهان هستند. به‌عنوان‌مثال قارچ‌های موجود در خاک، به ریشه درخت‌ها کمک می‌کنند تا به آب و مواد مغذی دسترسی پیدا کنند و باکتری‌ها و قارچ‌های مفید روی برگ درخت‌ها از ایجاد عفونت توسط قارچ‌ها یا باکتری‌های مضر جلوگیری می‌کنند. بااین‌وجود اطلاعات زیادی درباره میکروب‌هایی که در داخل چوب سالم درختان زندگی می‌کنند در دسترس نیست.

طبق برآوردهای انجام‌شده، ۱۰ تریلیون درختی که روی کره زمین زندگی می‌کنند، حاوی ۴۵۰ گیگاتن کربن هستند و این میزان در حیوانات کوچک‌تر تنها ۲ گیگاتن است.

نمونه‌برداری برای بررسی بیشتر

جاناتان گیورتزمن و وایات آرنولد، دو دانشجوی دکترای دانشگاه ییل که متخصص زیست‌شناسی مولکولی هستند، مطالعه جالبی را انجام دادند. آن‌ها با سفر به جنگلی تحقیقاتی در کنیتیکت آمریکا، به بررسی ۱۵ گونه درختی رایج در منطقه مثل بلوط، افرا و کاج پرداختند و نمونه‌های چوبی باریک‌تر از یک مداد را از هسته مرکزی ۱۵۸ درخت برداشتند و درعین‌حال از اطراف هر درخت، مقداری نمونه خاک جمع‌آوری کردند.

آن‌ها پس از استخراج DNA از چوب و خاک، ماده‌ای ژنتیکی را برای تعیین توالی ژن‌های نشانگر کلیدی به نام های ۱۶s و ITS به آزمایشگاه فرستادند. آرنولد بعد از دریافت این داده‌ها، آن‌ها را با توالی‌هایی از انواع شناخته‌شده میکروب‌ها تطبیق داد.

این محققان کارشان برای برآورد تقریبی تعداد میکروب‌های پروکاریوتی (میکروب‌های پیش‌هسته‌ای که شامل باکتری‌ها و آرکی‌هایی هستند که باوجود شباهت زیاد، تاریخچه تکاملی متفاوتی دارند) در داخل یک درخت معمولی پرداختند و این کار را با اندازه‌گیری تعداد میکروب‌ها در ۱ گرم چوب از بخش هسته‌ای درخت‌ها شروع کردند و با ضرب کردن عدد به‌دست‌آمده در وزن درختی ۵ تنی، به تعداد ۱ تریلیون پروکاریوت در یک درخت رسیدند. (که البته این عدد شامل قارچ‌های یوکاریوت‌که نمی‌توان فراوانی آن‌ها از روی داده‌های ژنتیکی محاسبه کرد، نمی‌شود.)

شاید عدد یک تریلیون به نظرتان خیلی زیاد برسد، ولی این را در نظر داشته باشید که تعداد سلول‌های پروکاریوتی در دستگاه گوارش انسان حدود ۳۸ برابر بیشتر از یک تنه درخت است.

تجمع میکروبی منحصر به فرد در هرگونه درخت

همان‌طور که حیوانات بسته به نوع تغذیه‌شان، میکروبیوم های متمایزی دارند، در چوب این ۱۵ گونه درختی هم جوامع منحصربه‌فردی زندگی می‌کردند. مثلاً در درختان افرا که شیره شیرینی تولید می‌کنند، میکروبیوم هایی که به شکر علاقه دارند تجمع می‌کنند یا در گونه‌های درختی مثل شوکران شرقی که در برابر پوسیدگی مقاوم هستند، کمترین فراوانی میکروبی رؤیت شد.

الگوی گسترده دیگری هم در سراسر جنگل مشاهده شد. به نظر می‌رسد که صرف‌نظر از گونه‌های درختی، جوامع میکروبی برای زندگی در بافت‌های مختلف به‌صورت تخصصی ظاهر می‌شوند. چوب متراکم مرکز درخت (heartwood) که در مقایسه با بافت چوبی نرم‌تر اطرافش (sapwood) تمایل کمتری به داشتن اکسیژن دارد، دارای متانوباکتری‌های (باکتری‌هایی که متان تولید می‌کنند) بیشتری است؛ از سوی دیگر بخش sapwood دارای باکتری‌هایی است که با غلظت‌های بالاتر اکسیژن زندگی می‌کنند.

این الگو قبلاً در مطالعه یک گونه درختی مشاهده‌شده بود؛ اما ازآنجا در مطالعه جدید، ۱۵ گونه معمولی درختان موردبررسی قرارگرفته، حالا تصاویری از یک میکروبیوم معمولی چوب در درختان زنده مشاهده شده که این گام مهمی روبه‌جلو است.

منشا این میکروب‌ها چیست؟

گیورتزمن دراین‌باره گفته: «این مطالعه بیشتر از آنکه پاسخگوی سؤالات ما باشد، سؤالات بیشتری را مطرح می‌کند. یکی از ابهامات موجود، منشأ میکروب‌های ساکن در چوب است که یکی از منابع آشکار آن، خاک است؛ چراکه خاک سرشار از انواع باکتری، آرکی و قارچ است.» اما در برخی از گونه‌های درختی موردمطالعه، تنها ۳ درصد از تنوع میکروبی موجود در درخت، با خاکی که در آن رشد می‌کرد همپوشانی دارد.

در این مسیر ممکن است محققان، به راهکارهایی برای تنظیم میکروبیوم در درختان به‌منظور کمک به محافظت از آن‌ها در برابر عوامل بیماری‌زا برسند.

ساموئل مارتینز، آسیب‌شناس گیاهی دانشگاه فلوریدا معتقد است که این نیازمند یادگیری بیشتر در مورد عملکرد میکروب‌هایی است که در چوب زندگی می‌کنند. او این بررسی را چالش‌برانگیز می‌داند؛ چراکه به‌سختی می‌توان تعداد کمی از این میکروب‌ها را در آزمایشگاه پرورش داد.

اما مطالعه جدید می‌تواند به دو سؤال اساسی در مورد میکروب‌هایی که در گیاهان زندگی می‌کنند پاسخ داده و به دانشمندان در انجام تحقیقات بیشتر کمک کند: «چه میکروب‌ها و باکتری‌هایی دردرختان هستند و در آنجا چه می‌کنند؟»

منبع: science

۵۸۵۸