דרכי הצמח את האור

דרכי הצמח אל האור  \  אהוד קלפון
 

צמחים ירוקים פיתחו סטרטגיות שונות כדי לקלוט מקסימום אור דרך עליהם. קבוצת חוקרים מארצות שונות שחברו יחדיו, גילו שהגורם המניע את התהליך הזה הוא הורמון  בשם אוקסין. גידול הצמח אל האור חשוב במיוחד בתחילת מחזור החיים של הנבט הצעיר. הנבט הגדל בתוך האדמה כלפי מעלה, בניגוד לכוח הגרביטציה של כדור הארץ, מספק רמז לגבי האוריינטציה של הצמח. בעזרת חלבונים רגישים לאור, הנבט צומח בדרך הקצרה ביותר אל פני האדמה ואל האור.

הנבטים גם מסוגלים להתכופף בגדילתם אל כיוון האור, בתהליך הנקרא פוטוטרופיזם. דבר זה נעשה על ידי התארכות תאי הגבעול הפונים לצד האפל, וכך מתכופף הגבעול לכיוון האור.

ההורמון אוקסין מובל אל רקמת הגבעול, שם הוא אחראי על התארכות התאים הגורמים לכיפופו לכיוון האור. ההורמון הצמחי  Phytohormone נוצר בתאי הניצן הקודקודי שבקצה הגבעול, והוא עובר מתא לתא. כך שהורמון אוקסין עובר הרבה תאים לפני שהוא מגיע את המטרה הסופית שם הוא פועל.

כניסה ויציאה של חלבונים לתוך התא ומחוצה לו, הם הגורמים לדחיפתו של ההורמון אל החלל הבין תאי וכניסתו לתא אחר. החלבונים החשובים ביותר בתהליך זה, הם חלבוני ההוצאה הידועים בשם PINs המכוונים את זרימת האוקסין. חלבונים אלה אינם פועלים בכוחות עצמם, אלא שהם זקוקים לאיתות של חלבון קנז D6PK . האנזים קינז משנה את החלבונים PINs על ידי העברת קבוצות זרחן, והפעלתם כמובילי אוקסין.

כבר בשנת 1937 הוצעה תיאוריה שהורמון אוקסין מעורב בכיפוף הצמחים לכיוון האור, אך במשך כל השנים עד היום לא היה הסבר מדעי מחקרי לתיאוריה זו. קבוצת החוקרים הבינלאומית הנוכחית, פירסמה את ממצאי מחקריה בתאריך 2013. 5. 28 ובהם הסברים לתופעת הפוטוטרופיזם בצמחים.

במהלך מחקרם הם היו מסוגלים להפעיל מספר PIN טרנספורטרים בצמח באופן סימולטני, וגם הראו את התפקוד של חלבון קינז Kinase  D6PK . החוקרים גילו שכאשר קבוצת חלבוני PIN וכן מרכיבי ההורמון קינז היו חסרים, לא הייתה תגובה לאור וגידול הצמח לכיוון האור. דבר זה גרם למכניזם של הובלת ההורמון אוקסין להתקלקל באופן מוחלט. קלקול זה שגרם לחוסר הפעילות של הורמון אוקסין, עזר לחוקרים להוכיח בפעם הראשונה באופן מוחלט, שהורמון אוקסין הוא החומר המניע את תהליך הפוטוטרופיזם.

האור הכרחי לקיומם של צמחים ירוקים, המהווים בסיס רחב לפירמידת המזון. הם קולטים אנרגיה מהשמש, אוגרים אותה ומעבירים אותה ליצורים חיים. אנרגיית האור מאפשרת לצמח הירוק להפוך חומרים אנאורגניים (מים ופחמן דו חמצני) עניים באנרגיה, לחומרים אורגניים (פחמימות) עשירים באנרגיה. בתהליך הפוטוסינתזה נוצרים סוכרים ברקמות הצמח הירוק ומולקולות חמצן הנפלטות לאוויר.

אנרגיית האור הופכת לאנרגיה כימית, השמורה בתוך הפחמימות (סוכרים) שהצמח מייצר בתהליך הפוטוסינתזה. צמחים הגדלים ללא אור או באור חלש, אינם מייצרים כלורופיל. צמחים אלה הם ארוכים וחיוורים ועליהם קטנים. ללא ייצור כלורופיל לא מתבצע תהליך הפוטוסינתזה ולצמח אין מזון אורגני (גלוקוזה). גם צמחי צל זקוקים למנות אור כדי ליצור סוכרים.

הרביבורים ניזונים מצמחים, וקולטים את האנרגיה מהפחמימות שנוצרו בהם בתהליך הפוטוסינתזה. מייצרי המזון האורגני נקראים אוטוטרופים וצרכני המזון, כגון בעלי חיים שאינם מסוגלים ליצרו, נקראים הטרוטרופים. מכאן שבסיס פירמידת המזון מורכב מאוטוטרופים (צמחים ירוקים), שמעליה נמצאת שכבה יותר צרה המורכבת מבעלי חיים צמחוניים או הרביבורים. בשכבה היותר צרה שמעל, נמצאים בעלי חיים אוכלי בשר הנקראים קרניבורים. אפשר לראות את זה גם כשרשרת של העברת אנרגיה מהשמש לצמחים הירוקים, להרביורים ולקרניבורים, או כשרשרת מזון.

 

Comments