பல தசாப்தங்களாக நீடித்த புதிருக்கு விடை கிடைத்தது

அழுத்தம் தாக்கும் போது தாவரங்கள் ஒரு அடிப்படைத் துன்பத்தினை எதிர்கொள்கின்றன. தீவிர ஒளி, வெப்பம், வறட்சி, அல்லது அதிக உவர்ப்பு ஆகியவை சில நிமிடங்களிலேயே செல்களை சேதப்படுத்தக்கூடும் — ஆனால் வளர்ச்சியை இயக்கும் மூலக்கூறு இயந்திரம் மிகச் சிக்கலானது; உயிரினங்கள் அதை நிறுத்த ஒரு சுவிட்சை மட்டும் மாற்ற முடியாது. பல தசாப்தங்களாக, தாவரங்கள் அழுத்தத்தின்போது வளர்வதை நிறுத்துகின்றன என்பதை விஞ்ஞானிகள் அறிந்திருந்தாலும், அதை சாத்தியமாக்கும் வேகமான உயிர்வேதியியல் செயல்முறையை முழுமையாகப் புரிந்துகொள்ளவில்லை. Proceedings of the National Academy of Sciences-இல் வெளியான கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகம், ரிவர்சைட் ஆய்வாளர்களின் புதிய ஆய்வு, இறுதியாக அந்தக் கேள்விக்குத் தெளிவு அளித்துள்ளது.

இந்தக் கண்டுபிடிப்பு, கவனமான மரபணு-தேடல் பணிக்கும், ஓய்வு பெற்ற ஒரு ஆய்வக மேலாளரின் அபூர்வமான விடாமுயற்சிக்கும் இடையிலான இணைப்பின் மூலம் கிடைத்தது. அவர் தனது பணியிலிருந்து விலகிய பிறகும், முக்கியமான பரிசோதனைகளை முடிக்க மேலும் இரண்டு ஆண்டுகள் பணியாற்றினார். அந்த அர்ப்பணிப்பு, உலகளாவிய வேளாண்மைக்கு முக்கிய விளைவுகள் கொண்ட ஒரு கண்டுபிடிப்பை உருவாக்கியது: காலநிலை நாளுக்கு நாள் கடுமையாகி, உலகளாவிய உணவு பாதுகாப்பை அச்சுறுத்தும் சூழலில், பயிர்களில் பொறியியல் முறையில் சேர்க்கக்கூடிய இரு-நிலை செல்சார் பாதுகாப்பு அமைப்பு.

இரு-நிலை அமைப்பு எப்படி செயல்படுகிறது

UC Riverside குழு, வளர்ச்சிக்குத் தேவையான உயிர்வேதியியல் கட்டுமானங்களை உருவாக்க தாவரங்கள் பயன்படுத்தும் ஒரு மைய மாற்றுச்சக்தி பாதையை கவனத்தில் எடுத்தது. சாதாரண நிலையில், இந்த பாதை தொடர்ந்து இயங்கி, செல்கள் பிரிந்து விரிவடையத் தேவையான மூலப்பொருட்களை வழங்குகிறது. ஆனால் அழுத்தம் தாக்கும்போது, வேகத்தை குறைக்க ஜீன் வெளிப்பாட்டு மாற்றங்களுக்காக தாவரங்கள் காத்திருக்காது என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர் — அதற்கு மணித்தியாலங்கள் ஆகலாம். அதற்கு பதிலாக, நேரடி உயிர்வேதியியல் தொடர்புகள் மூலம் என்சைம் செயல்பாட்டை உடனடியாக மாற்றுகின்றன.

பாதுகாப்பு அமைப்பின் முதல் நிலை, அழுத்தத்துக்கு வெளிப்பட்ட சில கணங்களில் செயல்படத் தொடங்குகிறது. தாவரத்தின் சாதாரண மாற்றுச்சக்தி சமநிலை குலையும்போது வேகமாக சேரும் வினைசெயல் ஆக்சிஜன் மூலக்கூறுகள், வளர்ச்சி பாதையில் உள்ள முக்கிய என்சைம்களில் நேரடி மாற்றங்களை ஏற்படுத்துகின்றன. அதே நேரத்தில், பாதை சீர்குலையும் போது உருவாகும் சில உயிர்வேதியியல் சேர்மங்கள் மேல்நிலை என்சைம்களுடன் இணைந்து, செயல்முறையை உடல் ரீதியாகத் தடுக்கின்றன. இவற்றின் இணைந்த விளைவு, வளர்ச்சி சார்ந்த மாற்றுச்சக்தியை கிட்டத்தட்ட உடனடியாக மந்தப்படுத்துவதாகும்.

இரண்டாவது நிலை நீண்டகாலத் தழுவலை வழங்குகிறது. அழுத்தம் நீடிக்கும்போது, தாவரத்தின் செல்சார் இயந்திரமே மறுசீரமைக்கப்படுகிறது — வளர்ச்சிக்குப் பதிலாக பராமரிப்பு மற்றும் பழுது சரிசெய்தலுக்கு வளங்கள் திருப்பப்படுகின்றன. இதுவே, நீர் அல்லது வெப்ப அழுத்தம் நீண்டகாலம் நீடிக்கும் தாவரங்கள் வெளிப்படையில் ஆரோக்கியமாகத் தோன்றினாலும், மிக மெதுவாக வளர்வதை விளக்கும் பரிச்சயமான கவனிப்புக்கு விளக்கம் அளிக்கிறது. இதுவரை அனுபவ அடிப்படையில் மட்டும் அறியப்பட்டிருந்த ஒரு நிகழ்வுக்கு, ஆராய்ச்சியாளர்கள் இப்போது மூலக்கூறு அடிப்படையிலான விளக்கத்தைப் பெற்றுள்ளனர்.

இதை சாத்தியமாக்கிய ஓய்வு பெற்ற விஞ்ஞானி

இந்த முன்னேற்றத்தை அடைய, குறிப்பாக சிக்கலான ஒரு பரிசோதனைச் சவாலைத் தீர்க்க வேண்டியிருந்தது: பாதையில் எந்த குறிப்பிட்ட சேர்மம் சேர்ந்து கொண்டிருக்கிறது, மற்றும் மேல்நிலைத் தடை ஏற்படுவதற்காக அது எங்கு இணைகிறது என்பதை கண்டறிதல். முன்னாள் ஆய்வக மேலாளர் Wilhelmina van de Ven, தனது தொழில் வாழ்நாளில் தொடர்புடைய உயிர்வேதியியல் நுட்பங்களில் நிபுணத்துவம் பெற்றிருந்தார்; அவர் ஓய்வு பெற்றபோது, அந்த திறன்களும் கிட்டத்தட்ட அவருடன் சென்றுவிடும் நிலையில் இருந்தன.

ஆனால், ஓய்வு பெற்ற பிறகும் van de Ven இரண்டு ஆண்டுகள் இந்தப் பிரச்சினையில் தொடர்ந்து பணியாற்றினார்; பாதையின் ஒவ்வொரு படியையும் கண்காணிக்கும் பரிசோதனைகளை முடித்து, மேல்நிலை என்சைம் தடைக்கு காரணமான துல்லியமான கீழ்நிலை சேர்மத்தை அடையாளம் கண்டார். அவரது பணி, நம்பிக்கை அளித்த ஒரு கவனிப்பை, தெளிவான மூலக்கூறு விவரங்களுடன் வெளியிடக்கூடிய கண்டுபிடிப்பாக மாற்றிய செயல்முறைத் தெளிவை வழங்கியது.

காலநிலை-எதிர்ப்புத் திறன் கொண்ட வேளாண்மைக்கான பயன்பாடுகள்

இந்த அழுத்த-பதில் இயந்திரத்தைப் புரிந்துகொள்வதன் நடைமுறை விளைவுகள் குறிப்பிடத்தக்கவை. தற்போதைய வேளாண் பயிர்கள் — கோதுமை, அரிசி, மக்காச்சோளம், சோயாபீன்ஸ் — பெரும்பாலும் 20ஆம் நூற்றாண்டின் மிதமான, கணிக்கக்கூடிய காலநிலைகளுக்கு ஏற்ப மேம்படுத்தப்பட்டவை. உலக வெப்பநிலை உயர்ந்து, மழைப்பொழிவு முறைகள் மேலும் ஒழுங்கற்றதாக மாறும் நிலையில், வெப்ப அலைகள், வறட்சி காலங்கள், மற்றும் மண் உவர்ப்பு நிகழ்வுகளின் அடிக்கடி நிகழ்தலும் கடுமையும் அதிகரித்து வருகின்றன.

இந்த அழுத்த-பதில் இயந்திரத்தை மேலும் திறம்பட செயல்படுத்தக்கூடிய பயிர்கள் — சேதத்தைத் தவிர்க்க வளர்ச்சியை விரைவாக நிறுத்தி, சூழல் மேம்படும் போது வேகமாக மீண்டும் தொடங்கக்கூடியவை — மோசமான சூழ்நிலைகளிலும் அதிக விளைச்சலைத் தக்கவைத்துக் கொள்ள முடியும். இதில் ஈடுபடும் துல்லியமான என்சைம்கள் மற்றும் பிணைப்பு இடங்களை அடையாளம் காண்பது, பாரம்பரிய மரபணு மேம்பாட்டு திட்டங்களுக்கும், தொடர்புடைய செயல்முறைகளைச் சேர்க்க அல்லது மேம்படுத்தக்கூடிய துல்லிய மரபணு மாற்ற அணுகுமுறைகளுக்கும் வழி திறக்கிறது என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் தெரிவிக்கின்றனர்.

பாக்டீரியாக்களிலும் இதே போன்ற பாதைகள் இருப்பது, இந்தக் கண்டுபிடிப்பின் சாத்தியமான முக்கியத்துவத்திற்கு இன்னொரு பரிமாணத்தைச் சேர்க்கிறது. இவ்வளவு தொலைதூர தொடர்புடைய உயிரினங்களிலும் இந்த அழுத்த-பதில் இயந்திரம் பாதுகாக்கப்பட்டிருந்தால், அது வளக் குறைவுக்கு எதிரான ஒரு அடிப்படை உயிரியல் தீர்வாக இருக்கலாம் — பில்லியன் ஆண்டுகள் நீண்ட பரிணாமத்தில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட ஒன்று. அதன் முழுப் பரப்பை புரிந்துகொள்வது வேளாண்மையைத் தாண்டியும், உயிர் எரிபொருள் உற்பத்தி மற்றும் தொழில்துறை நொதித்தல் செயல்முறைகள் போன்ற துறைகளிலும் தாக்கம் ஏற்படுத்தக்கூடும்.

அடுத்த படிகள்

UC Riverside குழு இப்போது பல்வேறு தாவர வகைகள் தங்களின் அழுத்த-பதில் இயந்திரங்களில் எவ்வாறு மாறுபடுகின்றன என்பதை ஆய்வு செய்து வருகிறது; இதில், எந்த இயற்கை வகைகள் அதிக தாங்கும் திறனை வழங்குகின்றன என்பதை அடையாளம் காண்பதே குறிக்கோள். புலநிலைச் சூழலில் அழுத்த-எதிர்ப்பு வகைகளைச் சோதிக்க வேளாண் ஆராய்ச்சி நிறுவனங்களுடன் கூட்டாண்மைகள் திட்டமிடப்பட்டுள்ளன, மேலும் பாதை வரைபடப் பணியில் இருந்து கிடைத்த முக்கியக் கண்டுபிடிப்புகளுக்காக ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆரம்பகட்ட காப்புரிமை விண்ணப்பங்களையும் தாக்கல் செய்துள்ளனர்.

இந்தக் கட்டுரை Phys.org வழங்கிய செய்தியை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.