خزهها، گیاهان باستانی که از نخستین موجودات زنده بر روی زمین بودهاند، فراتر از سادگی ظاهری خود، رازهای شگفتانگیزی در دل دارند. تحقیقات جدید نشان میدهد که این پوششهای سبز مخملی، قادر به تولید فعالیتهای الکتریکی پیچیدهای هستند که الگوهای موجمانند و پویایی را در سراسر خود منتشر میکنند.
تحقیقاتی که در مجله معتبر Royal Society Open Science منتشر شده، توسط دانشمند کامپیوتر، اندی آداماتزکی، انجام شده است. آداماتزکی که پیش از این بر روی سیستمهای محاسباتی غیرمتعارف مانند کپکهای مخاطی و شبکههای قارچی تحقیق کرده بود، اکنون توجه خود را به خزه معطوف کرده است.
آداماتزکی در مقاله خود new paper مینویسد: “گیاهان و بریوفیتها اشکال متنوعی از فعالیت الکتریکی را نشان میدهند، اما سازماندهی سیگنالهای داخلی در خزهها کمتر مورد توجه قرار گرفته است.” یافتههای او suggest that “خزه را به عنوان یک سیستم تحریکپذیر توزیعشده فضایی معرفی میکنند که به طور بالقوه قادر به هماهنگی و ادغام سیگنالهای الکتریکی در فضا و زمان است.”
تودههای خزه در واقع از کلونهای منفرد یک گیاه بسیار کوچک تشکیل شدهاند. با نگاهی دقیقتر، ساختار ساده برگها و ساقههای کوچک آنها شبیه به گیاهان بزرگتر نمایان میشود.
با این حال، ساقههای خزه در انتقال آب و مواد مغذی کارایی کمتری دارند. برخلاف گیاهان پیچیدهتر، خزهها فاقد سیستمهای آوندی هستند و به همین دلیل نمیتوانند به ارتفاع قابل توجهی رشد کنند. ساختارهای برگمانند آنها تنها یک سلول ضخامت دارند و حتی فاقد ریشه هستند.
اما این بدان معنا نیست که آنها توانایی انتقال اطلاعات در کلونی خود را از طریق روشهای دیگر ندارند.
در این مطالعه، آداماتزکی نمونههایی از گونه رایج خزه به نام Brachythecium rutabulum را از محیطهای طبیعی در شمال سامرست انگلستان جمعآوری کرد.
او سپس الکترودهایی را در تودههای خزه قرار داد تا فعالیت الکتریکی احتمالی را که در این بستر سبز مرطوب عبور میکند، ثبت کند.
مانند بسیاری از گیاهان، زندگی خزه در کندی سپری میشود. برای درک بهتر رفتار الکتریکی آن، آداماتزکی فعالیت آن را در طول چندین روز ثبت کرد.
این ثبتها “مجموعه غنی از رویدادهای الکتریکی را آشکار کردند، از جمله مولفههایی که با فعالیت فیزیولوژیکی و فرآیندهای آهستهتر مرتبط با رانش مطابقت داشتند: جهشهای نوسانی سریع، نوسانات ریتمیک کندتر و امواج دپلاریزاسیون بسیار آهسته”، او reports.
“علاوه بر این کلاسهای توصیفشده، ما همچنین جهشهایی شبیه به پتانسیلهای عمل با دامنه بالا و قطارهای جهش شبیه نورون مشاهده کردیم.”
برخی از امواج الکتریکی خزه سریع و برخی دیگر به آرامی منتشر میشدند. این امواج تمایل داشتند در سراسر توده خزه پخش شوند و الگوهایی را در مقیاسهای زمانی مختلف دنبال کنند.
این یافتهها suggest that “خزه به عنوان یک سیستم پویا و متصل عمل میکند، نه مجموعهای از سلولهای مستقل.”
البته، این تحقیق محدودیتهایی نیز دارد. برای مثال، هیچ ضبط کنترلی منفی با استفاده از روش الکترود بر روی یک بستر بیاثر (به جای خزه زنده) برای رد کردن سیگنالهای الکتریکی ناشی از عوامل دیگر مانند ابزارها انجام نشد.
همچنین، استفاده از خزه جمعآوری شده از طبیعت، عنصری از آشفتگی را به همراه دارد؛ در این مطالعه مشخص نیست که آیا آلودگی، سطوح مختلف رطوبت، یا عوامل دیگر ممکن است بر جریان الکتریسیته تأثیر گذاشته باشند.
پیش از آنکه بتوانیم با اطمینان بگوییم خزه میتواند به عنوان “شبکههای حسی پاسخگو یا بسترهای محاسباتی زیستی توزیعشده” عمل کند، همانطور که آداماتزکی در مقاله paper خود پیشنهاد میدهد، تحقیقات بسیار دقیقتری لازم است.
“این سازماندهی چند لایه، دیدگاه نوظهوری را مبنی بر اینکه خزه میتواند به عنوان یک بستر زیستی طبیعی، کارآمد و کممصرف برای حسگری زیستی-هیبریدی و محاسبات غیرمتعارف عمل کند، پشتیبانی میکند.”
اما حتی دانستن اینکه این گیاهان کوچک سبز در شکافها و گوشههای دنیای اطراف ما چه فعالیتی دارند، خود جای شگفتی است.
این تحقیق در Royal Society Open Science منتشر شده است.
