دانشمندان برای نخستینبار نشان دادهاند که گیاهان نیز مانند انسانها نوعی «ساعت اپیژنتیکی» دارند؛ سازوکاری مولکولی که با گذر زمان، الگوی متیلاسیون DNA را تغییر میدهد و سن زیستی را بازتاب میکند.
به گزارش سیناپرس، پژوهشگران دریافتند؛ با پیر شدن برگها، میزان متیلاسیون DNA بهطور تدریجی کاهش مییابد. این افت بهویژه در نواحی خاموش ژنوم از جمله عناصر تکراری و ترانسپوزونها مشهود بود. در نتیجه، برخی از این عناصر ژنتیکی که معمولاً خاموش هستند، دوباره فعال شدند.
چنین الگویی پیشتر در انسان و سایر پستانداران بهعنوان شاخص «سن زیستی» شناخته شده بود. اکنون شواهد نشان میدهد این پدیده محدود به جانوران نیست.
طول عمر بیشتر، افت کندتر
یکی از یافتههای مهم مطالعه این بود که سرعت کاهش متیلاسیون به طول عمر گیاه وابسته است. گیاهانی که در شرایط «روز کوتاه» رشد داده شدند — و در نتیجه عمر طولانیتری داشتند — کاهش متیلاسیون را با شیب بسیار آهستهتری تجربه کردند. در مقابل، موتانتهای کوتاهعمر افت سریعتری نشان دادند.
این نتیجه نشان میدهد؛ «نرخ پیری اپیژنتیکی» با برنامه طول عمر تنظیم میشود، نه صرفاً با گذر زمان تقویمی.
رشد برگهای جوان روی گیاه پیر
شاید شگفتانگیزترین بخش تحقیق این بود که برگهای تازهای که روی یک گیاه پیر رشد کردند، از نظر اپیژنتیکی جوان باقی ماندند. به بیان دیگر، سن اپیژنتیکی هر اندام مستقل از سن کل گیاه است.
این ویژگی، تفاوت مهمی میان گیاهان و بسیاری از جانوران برجسته میکند و نشان میدهد پیری در گیاهان ساختاری ماژولار دارد.
تحلیلهای مولکولی نشان دادند ، کاهش متیلاسیون نتیجه یک فرسایش تصادفی نیست. در طول پیری، رپرسورهای رونویسی فعال میشوند و ژنهای مسئول نگهداری متیلاسیون را سرکوب میکنند؛ فرآیندی برنامهریزیشده که به افت تدریجی متیلاسیون منجر میشود.
جالبتر اینکه پژوهشگران موتانتی را شناسایی کردند که این «ساعت اپیژنتیکی» در آن مختل بود، اما پیری ظاهری گیاه تقریباً طبیعی پیش میرفت. این یافته نشان میدهد که در گیاهان، پیری اپیژنتیکی الزاماً علت مستقیم پیری فیزیولوژیک نیست.
این پژوهش مفهوم ساعت اپیژنتیکی را از دنیای جانوران به قلمرو گیاهان گسترش میدهد و نشان میدهد افت متیلاسیون وابسته به سن، پدیدهای تکاملی و محافظتشده است. در عین حال، نتایج تأکید میکنند که در گیاهان، «سن زیستی مولکولی» میتواند از پیری ظاهری جدا باشد.
این کشف جدید نهتنها مسیر تازهای برای مطالعه پیری در گیاهان باز میکند، بلکه میتواند در آینده به درک بهتر تنظیم اپیژنوم، بهبود طول عمر گیاهان زراعی و حتی بازتعریف مفاهیم پیری در زیستشناسی کمک کند.
به نظر میرسد حتی برگهای خاموش یک گیاه نیز، گذر زمان را در DNA خود ثبت میکنند.
گفتنی است، این مطالعه به سرپرستی Dawei Dai انجام شده و روی گیاه مدل Arabidopsis thaliana تمرکز داشته است؛ گونهای کوچک و کوتاهعمر که سالهاست بهعنوان ابزار اصلی تحقیقات ژنتیک گیاهی استفاده میشود. همچنین یافته ای این پژوهش نیز درمجله Science منتشر شده است.
گزاش:مهگل غفاری
