في أوقات الحرب، تغير المصانع خطوط إنتاجها لدعم احتياجات المعركة، فتتحول من تصنيع قطع غيار السيارات إلى رشاشات، أو من تصنيع الغسالات إلى محركات الطائرات، ويمكن للنباتات أن تفعل الأمر ذاته، حيث يتغير سلوكها من وقت السلم إلى زمن الحرب أيضاً.
وغالبا ما تتعرض المحاصيل والنباتات الأخرى للهجوم من البكتيريا والفيروسات ومسببات الأمراض الأخرى، وعندما يستشعر النبات غزوا ميكروبيا، فإنه يحدث تغييرات جذرية في الحساء الكيميائي للبروتينات (جزيئات الحياة الأساسية)، داخل خلاياه.
وفي السنوات الأخيرة، عملت دونغ زينايان، عالمة الأحياء الجزيئية وفريقها بجامعة ديوك الأميركية، على اكتشاف كيفية القيام بذلك، وفي دراسة جديدة نشرت في العدد الأخير من مجلة (سيل)، كشفوا عن المكونات الرئيسية في الخلايا النباتية التي تعيد برمجة آلية صنع البروتين لمحاربة الأمراض.
وفي كل عام، يفقد حوالي 15 في المائة من غلة المحاصيل بسبب الأمراض البكتيرية والفطرية، مما يكلف الاقتصاد العالمي حوالي 220 مليار دولار.
وكشفت دونغ وفريقها البحثي عن أنه «عندما تتعرض النباتات للهجوم، فإنها تحول أولوياتها من النمو إلى الدفاع، لذلك تبدأ الخلايا في تصنيع بروتينات جديدة وقمع إنتاج البروتينات الأخرى، وفي غضون ساعتين إلى ثلاث ساعات تعود الأمور إلى طبيعتها».
ولبناء بروتين معين، يتم نسخ التعليمات الجينية في الحمض النووي المعبأ داخل نواة الخلية إلى جزيء مرسال يسمى (الرنا مرسال)، ثم تتجه هذه السلسلة من الرنا المرسال إلى السيتوبلازم (جميع المحتويات أو المواد الموجودة في الخلية، باستثناء النواة)، حيث تقوم بنية تسمى الريبوسوم «بقراءة» الرسالة وترجمتها إلى بروتين.
وفي الدراسة الجديدة، أوضحت دونغ وزملاؤها كيف تعمل هذه المنطقة مع الهياكل الأخرى داخل الخلية لتنشيط إنتاج البروتين في «زمن الحرب»، حيث أظهروا أنه عندما تكتشف النباتات هجوما من العوامل الممرضة، فإن العلامات الجزيئية التي تشير إلى نقطة البداية المعتادة للريبوسومات للهبوط عليها وقراءة الرنا المرسال يتم إزالتها، مما يمنع الخلية من صنع بروتينات «زمن السلم» النموذجية.
وتقول دونغ في تقرير نشره الموقع الرسمي لجامعة ديوك الأميركية أول من أمس، إنه من خلال فهم كيفية تحقيق النباتات لهذا التوازن، يأمل العلماء في إيجاد طرق جديدة لهندسة محاصيل مقاومة للأمراض دون الإضرار بكمية الإنتاج.
وأجرى فريق دونغ الجزء الأكبر من تجاربه في نبات يشبه الخردل يدعى «الأرابيدوبسيس ثاليانا»، ولكن تم العثور على تسلسلات مماثلة من الرنا المرسال في كائنات أخرى، بما في ذلك ذباب الفاكهة والفئران والبشر، لذلك قد تلعب دوراً أوسع في التحكم في تخليق البروتين في النباتات والحيوانات على حد سواء.