به گزارش چاینا دیلی، این پژوهش که توسط تیمی از مؤسسه ژنتیک و زیست‌شناسی رشدی آکادمی علوم چین انجام شده و در نشریه معتبر منتشر شده است، نشان می‌دهد که گیاهان برنج می‌توانند توانایی تحمل سرما را از طریق تغییرات اپی‌ژنتیکی به نسل‌های بعد منتقل کنند—مفهومی که به‌طور شگفت‌انگیزی با لامارکیسم، نظریه‌ای قرن نوزدهمی در مورد وراثت صفات اکتسابی، هم‌راستا است.
در این پژوهش، محققان گیاهان حساس به سرما را طی چند نسل در معرض دمای پایین قرار دادند و آن‌هایی را که مقاومت بیشتری نشان دادند، برای تولید نسل‌های بعدی انتخاب کردند. نتیجه این فرآیند، تولید لاین‌هایی از برنج بود که توانایی تحمل سرما را حداقل برای پنج نسل حفظ کردند—حتی پس از حذف تنش سرما.
مکانیسم کلیدی در این فرآیند، تغییر در متیلاسیون بود—نوعی اصلاح شیمیایی که فعالیت ژن‌ها را تنظیم می‌کند. تیم تحقیقاتی دریافت که تنش سرما موجب کاهش متیلاسیون در نزدیکی ژنی به نام ACT1 می‌شود؛ ژنی که نقش مهمی در مقاومت گیاه به سرما ایفا می‌کند. افزایش بیان این ژن در نتیجه کاهش متیلاسیون، مستقیماً با افزایش تحمل گیاه به دماهای پایین مرتبط است.
بررسی‌های بیشتر بر روی گونه‌های طبیعی برنج در چین نیز الگوهای جالبی را نشان داد: بیش از ۸۸ درصد از گونه‌های برنج جنوبی که کمتر در معرض سرمای شدید هستند، سطح بالایی از متیلاسیون در نزدیکی ژن ACT1 دارند و در نتیجه حساس‌تر به سرما هستند. در مقابل، برنج‌های شمال شرقی چین، که در آب‌و‌هوای سردتری رشد می‌کنند، عمدتاً نسخه‌هایی با متیلاسیون پایین از این ژن دارند که با تحمل بیشتر به سرما مرتبط است.
این یافته‌ها نه تنها از مفهومی شبیه به وراثت لامارکی حمایت می‌کنند، بلکه کاربردهای عملی گسترده‌ای نیز دارند. به گفته استاد مؤسسه ژنتیک و زیست‌شناسی رشدی، تیم تحقیقاتی استراتژی تازه‌ای برای اصلاح محصولات کشاورزی پیشنهاد داده است: القای استرس محیطی، شناسایی تغییرات اپی‌ژنتیکی مفید، و سپس تثبیت آن‌ها از طریق ویرایش دقیق اپی‌ژنوم.
این رویکرد می‌تواند توسعه محصولات مقاوم به شرایط اقلیمی را سرعت ببخشد و راهکاری نوآورانه در برابر چالش‌های فزاینده امنیت غذایی در عصر گرمایش جهانی فراهم کند.
برنج یکی از مهم‌ترین محصولات غذایی جهان است که غذای اصلی حدود نیمی از جمعیت کره زمین را تشکیل می‌دهد. در کشور چین نیز این محصول نه‌تنها نقش کلیدی در تغذیه مردم دارد، بلکه پایه‌ای برای امنیت غذایی ملی به شمار می‌رود. چین به دلیل تنوع اقلیمی گسترده‌ای که از مناطق گرمسیری جنوب تا مناطق سرد شمال شرق در بر می‌گیرد، طیف وسیعی از گونه‌های برنج را تولید می‌کند. بنابراین، توانایی رشد برنج در اقلیم‌های سردتر می‌تواند به افزایش زمین‌های قابل کشت و ارتقاء بهره‌وری کشاورزی کمک کند.
کشف جدید دانشمندان چینی مزایای علمی و عملی متعددی دارد. این پژوهش نشان می‌دهد که می‌توان بدون نیاز به دست‌کاری ژنتیکی کلاسیک، با استفاده از مکانیسم‌های طبیعی مانند اپی‌ژنتیک، گیاهانی مقاوم به شرایط سخت از جمله سرما پرورش داد. این امر در مقابله با تأثیرات روزافزون تغییرات اقلیمی از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین یافته‌های این مطالعه از نظریه لامارکیسم مبنی بر انتقال صفات اکتسابی به نسل‌های بعدی پشتیبانی می‌کند؛ نظریه‌ای که سال‌ها با تردید همراه بوده و اکنون با شواهد مولکولی و اپی‌ژنتیکی تقویت شده است. به‌علاوه، بهره‌گیری از ابزارهای اپی‌ژنتیکی برای اصلاح نباتات می‌تواند جایگزینی سریع‌تر، دقیق‌تر و ایمن‌تر نسبت به روش‌های مهندسی ژنتیک سنتی باشد.
اهمیت این کشف در چند بُعد قابل تأمل است. نخست، در شرایطی که جمعیت جهانی رو به افزایش است و منابع کشاورزی به‌دلیل تغییرات اقلیمی محدودتر می‌شوند، تولید برنج مقاوم به سرما می‌تواند نقش مهمی در تأمین پایدار غذا ایفا کند. دوم، گیاهان مقاوم به استرس‌های محیطی نیاز کمتری به نهاده‌های پرهزینه مانند کودهای شیمیایی و آفت‌کش‌ها دارند که موجب کاهش هزینه‌های تولید و آسیب‌های زیست‌محیطی می‌شود. سوم، این پژوهش افق‌های تازه‌ای در زیست‌شناسی تکاملی می‌گشاید و دیدگاه‌های جدیدی درباره چگونگی سازگاری سریع موجودات زنده با محیط زیست ارائه می‌دهد.
در نهایت، این دستاورد نه‌تنها نقطه عطفی در علم ژنتیک و کشاورزی محسوب می‌شود، بلکه می‌تواند الگویی برای اصلاح سایر محصولات کشاورزی در شرایط بحرانی مانند گرمایش زمین، کاهش منابع آبی و رشد جمعیت جهانی باشد؛ شرایطی که آینده امنیت غذایی بشر را به چالش کشیده‌اند.
منبع: chinadaily
