رویکرد جدید به مطالعات تنش گیاهی می تواند محصولات سخت تر و بینش های پزشکی را به همراه داشته باشد

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط اندرو زینین

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

در دانشگاه میسوری، دانشمند گیاهی، ران میتلر، در حال بازنویسی کتاب راهنما برای چگونگی مطالعه دانشمندان از زندگی با این پرسش است که وقتی موجودات زنده همزمان با استرس های متعدد مواجه می شوند، چه اتفاقی می افتد.

برای دهه‌ها، دانشمندان استرس را با جداسازی عوامل فردی مورد مطالعه قرار داده‌اند - مثلا یک گیاه را در معرض خشکی قرار می‌دهند، در حالی که هر چیز دیگری را کنترل می‌کنند. این رویکرد به محققان کمک کرده است تا درک کنند که چگونه موجودات زنده به چالش های خاص در یک محیط آزمایشگاهی کنترل شده پاسخ می دهند.

گیاهی که در مزرعه ای در میسوری رشد می کند ممکن است به طور همزمان با خشکسالی، گرما و نور شدید خورشید مواجه شود. ممکن است بعدا با سیل، خاک شور و آلاینده ها مواجه شود. این عوامل استرس زا می توانند در شدت های مختلف، برای مدت زمان های مختلف و در ترکیبات مختلف رخ دهند.

اوایل امسال، میتلر این اصل را با قرار دادن یک گیاه مدل به طور همزمان در معرض گرمای بیش از حد، نور خورشید و خاک شور نشان داد. بقای آن به پروتئینی به نام bHLH35 بستگی داشت. گیاهانی که فاقد پروتئین بودند تحت ترکیب سه عامل استرس زا از بین رفتند، در حالی که گیاهان با bHLH35 اضافی سالم تر باقی ماندند.

قسمت تعجب آور؟ هنگامی که گیاه به طور جداگانه با هر یک از این سه عامل استرس زا مواجه می شود، این پروتئین همان نقش نجات دهنده را ایفا نمی کند. تنها زمانی حیاتی می شود که گرما، نور خورشید و خاک شور به یکباره برخورد کنند.

به همین دلیل است که میتلر و تیمش در تفسیری که در Nature Reviews Molecular Cell Biology منتشر شده است، از محققان می‌خواهند تا پیچیدگی دنیای واقعی را در آزمایش‌های خود بهتر منعکس کنند.

میتلر، استاد برجسته کیوریتور در کالج کشاورزی، غذا و منابع طبیعی، گفت: "اگر یک پروتئین به یک عامل استرس زا، مثلا گرمای شدید، و پروتئین دیگری به یک عامل استرس زا متفاوت، مثلا نور شدید خورشید، پاسخ دهد، ممکن است فکر کنید که اگر این دو عامل استرس زا به طور همزمان به گیاه برخورد کنند، هر دو پروتئین فعال می شوند."

"اما ما در حال یادگیری هستیم که ترکیب عوامل استرس زا به طور همزمان می تواند یک پاسخ بیولوژیکی خاص را ایجاد کند که با هر یک از استرس ها به تنهایی رخ نمی دهد. به عبارت دیگر، پاسخ بیولوژیکی به A+B می تواند اساسا با پاسخ به A و B به طور جداگانه متفاوت باشد."

این ایده در نهایت می تواند پیامدهایی فراتر از رشد گیاهان انعطاف پذیرتر داشته باشد.

درک چگونگی تعامل عوامل استرس زا می تواند به دانشمندان کمک کند تا حیوانات یا اکوسیستم هایی را که در معرض ترکیبی از آلودگی، آفت کش ها، میکروپلاستیک ها، عوامل استرس زای مرتبط با آب و هوا و سایر تغییرات محیطی قرار دارند، بهتر مطالعه کنند. این در نهایت می تواند راهبردهایی را برای کمک به حفاظت از تنوع زیستی یا کاهش از دست دادن زیستگاه ارائه دهد.

میتلر کاربردهای بالقوه ای را در پزشکی انسانی نیز می بیند. محققان در حال حاضر از ترکیبی از داروها برای درمان برخی عفونت ها و سرطان ها استفاده می کنند. درک بهتر اینکه چگونه ترکیبات مختلف بر سلول‌ها در سطح مولکولی تأثیر می‌گذارند، در نهایت می‌تواند به دانشمندان در طراحی درمان‌های مؤثرتر و در عین حال محدود کردن عوارض جانبی مضر کمک کند.

میتلر گفت: "تحقیقات قبلی آزمایشگاه ما نشان داده است که وقتی یک ارگانیسم به طور همزمان با چهار یا پنج عامل استرس زا برخورد می کند، سلامت ارگانیسم به طور چشمگیری شروع به وخامت می کند." "شاید ما بتوانیم از این دانش به نفع خود برای درمان سرطان یا عفونت های باکتریایی استفاده کنیم. اگر ترکیب دو یا سه دارو موثر نبود، شاید ترکیبی از چهار یا پنج دارو که با دوزهای بسیار کم داده می شود بدون ایجاد عوارض جانبی یا آسیب به سلول های سالم موثرتر باشد."

در حالی که این مفهوم ساده به نظر می رسد، مطالعه عوامل استرس زا زمان بر و پرهزینه است. افزودن یک عامل استرس زا دیگر به یک آزمایش، تعداد شرایطی را که محققان باید تجزیه و تحلیل کنند، چندین برابر می کند. افزودن شدت‌ها، مدت‌ها و توالی‌های مختلف آزمایش را پیچیده‌تر می‌کند، اما میتلر استدلال می‌کند که ارزش آن را دارد زیرا شرایط بیشتر شبیه محیط‌های دنیای واقعی است.

او امیدوار است که پیشرفت‌ها در هوش مصنوعی و سایر ابزارهای تحلیلی به محققان کمک کند تا کوه‌های داده‌های حاصل را کارآمدتر از همیشه درک کنند.

میتلر گفت: «من سال‌ها است که آگاهی را در مورد این موضوع افزایش می‌دهم، چه از طریق انتشار مقالات، ارائه ارائه در کنفرانس‌ها یا در رسانه‌های اجتماعی. "محققان بیشتری در سراسر جهان شروع به توجه کرده اند و ما امیدواریم که حرکت ما ادامه یابد."

در Mizzou، Mittler گفت که همکاری با دانشمندان خارج از رشته خود، به ویژه در مرکز علوم زندگی Bond، به شکل دادن به نحوه تفکر او در مورد این مشکل کمک کرده است.

میتلر گفت: «فرصتی که برای کار با دانشمندان میدانی در Mizzou داشتم، به من این امکان را داد که محصولات را در محیط‌هایی که در آن رشد می‌کنند، مطالعه کنم. این دیدگاهی که در این زمینه به دست آورده‌ام، بینش‌هایی را آشکار کرده است که شاید در آزمایشگاه برای من به‌عنوان یک زیست‌شناس گیاهی نامرئی بود، که در نهایت به ما کمک می‌کند تا پیچیدگی‌های موجود در دنیای واقعی را بهتر درک کنیم.»

ران میتلر و همکاران، فراخوانی برای مطالعه تأثیر عوامل استرس‌زای متعدد بر سیستم‌های بیولوژیکی، Nature Reviews Molecular Cell Biology (2026). DOI: 10.1038/s41580-026-01013-8

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

فوق لیسانس فیزیک با تجربه تحقیق. علاقه مندان به اخبار علمی طولانی مدت. نقش کلیدی در موفقیت سرمقاله Science X ایفا می کند. نمایه کامل →