سال‌هاست گیاهان را به‌دلیل توانایی‌شان در تصفیه هوا و مقابله با آلودگی هوا تحسین می‌کنیم. به‌تازگی مشخص شده این متحدان سبز، ممکن است در مسیری غیرمنتظره، خودشان به آلودگی دامن بزنند. بااینکه هدف آنها فقط دفاع در برابر آفات است، همین سازوکار دفاعی می‌تواند اثرات منفی بر کیفیت هوا بگذارد.

ایزوپرن؛ معمای حل‌نشده گیاهان

به گزارش نیواطلس، دانشمندان مدت‌هاست می‌دانند گیاهان ماده‌ای طبیعی به‌ نام ایزوپرن (isoprene) ترشح می‌کنند اما دلیل و نحوه این ترشح مشخص نبود. گرچه فرضیه‌هایی درباره نقش آن در دفع آفات وجود داشت، شواهد تجربی در این زمینه محدود بود. پس از نزدیک ۴ دهه، پژوهشی در نشریه Science Advances منتشر شده که نشان می‌دهد ایزوپرن مانند حشره‌کش طبیعی عمل کرده و از برگ‌های گیاه برابر حشرات محافظت می‌کند.

گیاهان در شرایط سخت، مانند تنش گرمایی، ایزوپرن بیشتری تولید می‌کنند. برای این کار تا 2 درصد کربن ذخیره‌شده خود را صرف ساخت این ماده می‌کنند که نشانه اهمیت آن است. پژوهشگران دانشگاه ایالتی میشیگان برای بررسی این اتفاق آزمایش‌هایی در گلخانه انجام دادند.

در این آزمایش‌ها، گیاهان تنباکو به‌گونه‌ای اصلاح شدند که ایزوپرن ترشح کنند، سپس با گیاهان مشابهی که این توانایی را نداشتند مقایسه شدند. نتایج نشان داد کرم شاخدار تنباکو (Manduca sexta) بیشتر به برگ‌هایی حمله می‌کرد که فاقد ایزوپرن بودند و برگ‌های حاوی ایزوپرن را تقریباً نادیده می‌گرفت.

طی 10 روز، گیاهان در عرض 2 ساعت به تهاجم آفات واکنش نشان دادند. حشراتی که از برگ‌های دارای ایزوپرن تغذیه کردند، رشد کمتری داشتند، احتمالاً به‌دلیل مشکلات گوارشی ناشی از این ماده اما ایزوپرن مستقیم برای حشرات سمی نیست، بلکه سطح اسید ژاسمونیک (Jasmonic acid) را در گیاه افزایش می‌دهد که هضم پروتئین‌های آن را برای حشرات دشوارتر می‌کند.

به گفته «تام شارکی»، نویسنده اصلی پژوهش: «ایزوپرن مستقیم نقش دفاعی نداشت، بلکه تأثیراتی که در گیاه ایجاد می‌کرد، باعث دفاع در برابر آفات می‌شد.»

این سازوکار طبیعی بهای زیست‌محیطی دارد. ایزوپرن نوعی ترکیب آلی فرار (VOC) است که درختانی مانند بلوط و صنوبر تولید می‌کنند. این ماده پس از متان، دومین هیدروکربن پراکنده در جو زمین است. ایزوپرن، در واکنش با نور خورشید و اکسیدهای نیتروژن، ازونِ سطح زمین تولید می‌کند که آلاینده‌ای زیان‌بار و مرتبط با مشکلات تنفسی و بحران‌های زیست‌محیطی است.

اکنون پژوهشگران بر سر دوراهی گیر کرده‌اند: باید گیاهان را برای تولید ایزوپرن تقویت کنیم تا برابر آفات مقاوم شوند؟ یا باید توانایی تولید آنها را کاهش دهیم تا هوای پاک‌تری داشته باشیم؟ شارکی این سؤال را مطرح می‌کند: «باید ایزوپرن را به محصولات کشاورزی اضافه کنیم یا آنزیم تولیدکننده‌اش را غیرفعال کنیم؟»