כולם יודעים שצמחים אינם מסוגלים לזוז. האם כולם טועים? מחקר חדש בוחן איך עלי המימוזה הביישנית מתקפלים בתגובה למגע
תנועה של צמחים יכולה להתרחש בשני אופנים. צורה אחת, איטית יחסית, היא צימוח של הגבעול בכיוון מסוים בהתאם לאות חיצוני, למשל שורשי צמחים שמתארכים אל הקרקע או נבטים המתארכים לכיוון מקור אור. צורה שנייה אינה תלויה בצימוח והיא הרבה יותר מהירה. היא תלויה במבנים מיוחדים הנקראים פולביני (Pulvini), שנמצאים בבסיסם של עלים, עלעלים ופטוטרות של צמחים, ומאפשרים תנועה כמו כזו שמתרחשת בעלים של צמחים הסוגרים את עליהם בלילה.
המימוזה הביישנית (Mimosa pudica), המוכרת גם בכינוי "אל תיגע בי", היא צמח ממשפחת הקטניות הידוע ביכולת התנועה המהירה של עליו. התנועה הזאת מתרחשת גם במחזור יומי קבוע, אך הצמח מפורסם הרבה יותר בתגובתו למגע ישיר – כשנוגעים בעלה הוא מתקפל מייד, ובעקבותיו גם העלים הסמוכים לו.
התנועות המהירות הללו מתרחשות באמצעות מבני פולביני. מזה מאות שנים ידוע כי המבנים האלה מתנפחים ומתכווצים כשמים נכנסים אל התאים המרכיבים אותם או יוצאים מהם, וגם צ'רלס דרווין ובנו הבוטנאי פרנסיס דרווין תיארו את התהליכים הללו כבר ב-1880 בספרם The Power of Movement in Plants. אך ההתנפחות לבדה אינה מספיקה – כדי להמיר אותה לתנועה בעלת כיוון ברור הפולביני זקוקים לארגון מדויק שיזיז את העלים תמיד לכיוון הרצוי.
תגובה מיידית למגע של מימוזה ביישנית. צילום סרטון: תומר עופר
כמה רמות של ארגון
המבנים שמאפשרים התנפחות בעלת כיוון קיימים בכמה רמות ארגון, ביניהן סידור התאים בחלקים שונים של המבנה והכיוון שבו פרוסים סיבי התאית בדפנות התאים. במחקר חדש, שפורסם בכתב העת Current Biology, עקבו החוקרים אחרי המבנים הללו, במטרה להבין איך הם מנחים את תנועת העלים של המימוזה הביישנית.
בקנה המידה הקטן ביותר מצאו החוקרים כי סיבי התאית, המרכיבים את דופנות התאים של הפולביני, אינם מפוזרים באקראי, אלא מסודרים בכיוונים ספציפיים. צורת הסידור שלהם לא מאפשרת לתא להתרחב לצדדים כשמים חודרים לתוכם, כך שהתאים יכולים להתרחב בכיוון אחד בלבד, בניצב לציר האורך של הפטוטרת.
בנוסף ראו החוקרים חלקות של נקבים קטנים המפוזרים בצורה לא שווה על גבי הדופן. אלו הם אזורים שבהם דופן התא דקה, ומאפשרים מעבר מים חופשי יחסית בין התאים. שני הממצאים אלו מעידים על השילוב בין כניסת מים מהירה והתרחבות כיוונית של התאים הנחוצות ליצירת התנועה המהירה של עלי המימוזה.
זה עוד לא הכול. מתיחת דופנות התאים לבדה מסבירה פחות ממחצית מההתארכות שנצפית בפועל בתאי הפולביני. החלק הנוסף נגרם משינוי הצורה הגיאומטרית של התאים, שעם כניסת מים הם נמתחים ומתארכים בדומה לאקורדיון. לבסוף, תאי האפידרמיס, שהם השכבה החיצונית של הפולביני, הפגינו גם הם סידור ייחודי, וכן קמטוטים שמאפשרים לרקמה להתמתח בכיוון ציר הצימוח והפתיחה של העלה.
תמונת מיקרוסקופ של תאי הדופן מגלה כיווניות רבה בסידורם. משמאל: פני השטח של דופן תא בודד, מימין: הגדלה נוספת מראה את סיבי התאית מסודרים בכיוון מסוים | מתוך מאמר המחקר
איך הכול משתלב
איך המערכות הללו משתלבות יחד כשצריך לפתוח או לסגור את העלים? בתגובה למגע, יונים (חלקיקים בעלי מטען חשמלי) של כלור ואשלגן זורמים לתוך תאי הפולביני בתחתית העלים והעלעלים ומעלים את ריכוז המינרלים בנוזל התא. עקב פער הריכוזים שנוצר בין תכולת המינרלים בתוך התא ומחוצה לו, מים מפעפעים פנימה לתוך התאים וגורמים להם להימתח. במקביל מתרחש תהליך הפוך בתאי הפולביני שבחלק העליון של העלה, והם מתרפים ומתכווצים בגודלם. הסידור המיוחד של התאים והמבנים התת-תאיים מחבר את כל ההתרחבויות וההתכווצויות לתנועה משותפת בכיוון אחיד שבמסגרתו העלעלים נעים זה כלפי זה והעלה כולו מתקפל לעבר הגבעול.
סגירת העלים כנראה מגינה על הצמח מטריפה, כיוון שהיא משווה לו מראה מכווץ ולא מזמין. כעבור זמן מה, עקב מעבר של עוד יונים, המים זורמים בחזרה אל תאי הפולביני העליונים, שנמתחים ופותחים מחדש את העלעלים והעלים. רוב המנגנונים הללו ידועים כבר שנים רבות, ומוכרים גם מסוגים נוספים של תאים שקיימים בצמחים. כעת ברור יותר איך כולם משתלבים ביחד. ומעל הכול הם מלמדים כמה קשה עובד הצמח כדי להזהיר אותנו "אל תיגע בי", אז אולי המימוזה בעצם לא כל כך ביישנית?
