عبدالكريم مهروز
هر ساله در اواخر فصل پاييز، جنگل هاي آمريكاي شمالي يكي از زيباترين مناظر طبيعي را به نمايش مي گذارند. در اين ايام، در جاي جاي اين جنگل ها، رنگ هاي زرد، طلايي و قرمز ديده مي شوند كه در بين آن ها رنگ قرمز، نمود بيشتري دارد. قرمزي اين جنگل ها چشم هر بيننده اي را متحير مي كند و چشم انداز جنگل را به صحنه جنگي خونين شبيه مي كند. انگار كه درختان اين مناطق با تغيير رنگ برگ هاي خود از قرمز روشن به قرمز شرابي سير، مي خواهند اعتراض خود را به آمدن زمستان سرد و تاريك ابراز كنند.
تقريبا تمام قرمزي برگ ها به سبب وجود مولكول هايي به نام آنتوسيانين است. اين رنگيزه هاي قرمز هم در برگ هاي جوان، هم در برگ هاي پير، هم در گياهان سايه پسند و هم در گياهان آفتاب پسند وجود دارند. برخي گياهان، برگ هاي دو رنگ دارند و در برخي هم لكه ها و نوارهاي قرمز روشن وجود دارد. معمايي كه از زمان ارسطو وجود داشته اين است كه چرا طبيعت براي توليد اين رنگيزه ها اين قدر سرمايه گذاري كرده است؟
امروزه توضيح قانع كننده اي براي اين معما وجود دارد: رنگيزه هاي قرمز عوامل محافظ در برابر تنش هاي طبيعي هستند. اين رنگيزه ها از ساختمان هاي ظريف سلول در مقابل هرج و مرج مولكولي محافظت مي كنند كه در اثر وارد شدن تنش در گياه ايجاد مي شوند. كمبود آب، نور شديد خورشيد، فقدان مواد غذايي، حمله گياهخواران و عوامل بيماري زاي ديگر، همه عوامل تنش زايي هستند كه باعث ايجاد راديكال هاي آزاد بسيار خطرناك مي شوند. اين راديكال ها مي توانند به غشاء سلول ها حمله كنند و به DNA آسيب برسانند.
به علاوه، آنتوسيانين ها برگ ها را در هواي سرد، گرم نگه مي دارند. گياهان را در خشكسالي حمايت مي كنند و به حشرات هشدار مي دهند تا از نزديك شدن يا حمله به گياه بپرهيزد. به علاوه، براساس يكي از استوارترين نظريات موجود، رنگيزه هاي قرمز، گياه را در مقابل پرتوهاي مضر فرابنفش محافظت مي كنند.
با اين كه، اين رنگيزه ها براي گياه بسيار مفيدند، ولي توليد آن ها بسيار هزينه بر است. از اين رو، گياه فقط زماني در اين كار سرمايه گذاري مي كند كه بخواهد از آن ها براي هدف خاصي استفاده كند. براي مثال، ميوه هاي خوشمزه رنگي، رسيده بودن خود را به حيواناتي اعلام مي كنند كه دانه هاي آن ها را پراكنده خواهند كرد. وجود آنتوسيانين ها فقط براي ايجاد رنگ در ميوه ها و گل ها نيست و اين رنگيزه ها در گياهان بي گلي نظير مخروط داران وحتي سرخس ها و خزه ها نيز توليد مي شوند. از وظايف اصلي رنگيزه هاي قرمز، خاصيت آن ها در از بين بردن راديكال هاي آزاد مخرب است.
گياهان پيوسته در معرض راديكال هاي آزادي قرار دارند كه برخي از آن ها براي سلول هاي گياه كشنده اند. سلول ها براي مقابله با اين راديكال هاي مخرب با مجموعه اي از آنزيم ها و رنگيزه هاي فنولي تجهيز شده اند. اما در برخي مواقع، سلول ها با اين راهكارها نيز نمي توانند از عهده حملات بي امان راديكال ها برآيند. در اين مواقع آنتوسيانين ها مي توانند نقش حفاظتي بيشتري ايفا كنند.
محققان، تحقيقات زيادي روي رنگيزه هاي قرمز و خاصيت آنتي اكسيداني آن ها انجام داده اند.
گروهي از اين محققان گياهاني را مورد مطالعه قرار دادند كه هم برگ هاي سبز داشتند و هم برگ هاي قرمز. آنان با مقايسه اين برگ ها دريافتند كه قدرت آنتي اكسيداني برگ هاي قرمز به طور متوسط ۱۴ برابر برگ هاي سبز است. سئوالي كه در اينجا مطرح مي شود، اين است كه چرا با اين كه اين برگ ها در يك گياه رشد مي كنند اين قدر متفاوتند و چرا همه برگ ها قرمز رنگ نيستند؟ توجيه محققان اين است كه در اين گياهان، رنگيزه هاي قرمز فقط در برگ هايي توليد مي شوند كه در معرض نور شديد قرار دارند و برگ هاي نواحي خنك تر و سايه دار، سبز مي مانند تا بتوانند فتوسنتز (عمل ساخته شدن مواد غذايي در گياهان با استفاده از نور) را توليد كنند.
|
|
|
با اين كه نور خورشيد منبع تأمين كننده انرژي در گياهان است، ولي در عين حال مي تواند خطرناك باشد. وقتي گياه در معرض نور شديد قرار مي گيرد، مولكول هاي كلروفيل (رنگيزه هاي سبز سازنده مواد غذايي در گياهان سبز) انرژي اضافي را به اكسيژن مولكولي (O2) منتقل مي كنند. در نتيجه اين عمل، اكسيژن مولكولي به شكل اكسيژن اتمي پر اكسيد هيدروژن و راديكال سمي هيدروكسيل در مي آيد كه تمامي آن ها مي توانند قسمت هاي مهم سلول را تخريب كنند. رنگيزه هاي قرمز، بافت فتوسنتز كننده را از اين آسيب محافظت مي كنند. اين رنگيزه ها اين عمل را با مهار طول موج سبز نور انجام مي دهند. با اين كه كلروفيل اكثر نور سبز را منعكس مي كند، ولي اين طول موج بسيار پر انرژي است و توليد راديكال هاي آزاد را تحريك مي كند. محققان معتقدند كه رنگيزه هاي قرمز، كلروپلاست ها (اندامك هاي حاوي كلروفيل درون سلول هاي گياهي) را به مانند سپري در مقابل نور زياد خورشيد محافظت مي كنند تا آن ها بتوانند از اين نور براي ساختن مواد غذايي اضافي استفاده كنند. گياه مي تواند در بهار سال بعد، از اين مواد غذايي براي رشد خود استفاده كند. بنابراين، رنگيزه هاي قرمز هم راديكال هاي آزاد را از بين مي برند و هم مقدار نور تابيده به كلروپلاست ها را كاهش مي دهند.
گياهان كف جنگل هاي پر باران نيز از رنگيزه هاي قرمز به نحو احسن استفاده مي كنند. سطح زيرين برگ هاي اين گياهان قرمزرنگ است. اين گياهان به سبب نور كمي كه به آن ها مي رسد با تاريكي سازگار شده اند. اما گاهي اوقات كه پرتوهايي از نور خورشيد به آن ها برخورد مي كند، مقدار نوري كه به آن ها مي رسد، هزار برابر حالت عادي مي شود. برگ هاي اين گياهان فاقد پوشش مومي و كرك هستند، آنزيم هاي آنتي اكسيداني كه برگ ها را در برابر نور زياد حفاظت مي كنند نيز در آن ها فراوان نيست. اما در عوض آن ها آنتوسيانين دارند. اما چرا اين رنگيزه ها فقط در طرف زيرين برگ قرار دارند؟ دليل خوبي كه براي اين امر وجود دارد اين است كه اگر آن ها در قسمت هاي سطحي برگ قرار مي گرفتند، گياه در دريافت نور لازم براي فتوسنتز مشكل پيدا مي كرد. از اين رو، به نظر مي رسد كه قرار گرفتن آن ها در لايه هاي زيرين برگ، نوعي مصلحت انديشي است. به اين ترتيب، آنتوسيانين ها از كلروپلاست هاي حساس به نوري محافظت مي كنند كه در لايه هاي زيرين برگ قرار دارند، در حالي كه اجازه مي دهند تا فتوسنتز در سلول هاي نزديك سطح كه حساسيت كمتري به نور دارند، به خوبي انجام شود.
آيا خصوصيات گفته شده در مورد رنگيزه هاي قرمز مي تواند قرمزي حيرت آور برگ هاي برخي درختان در پاييز را توجيه كند؟ گياه شناسان مدت هاست پذيرفته اند كه رنگ هاي پاييزي به علت تجزيه كلروپلاست ها و بازيافت مواد قبل از ريزش برگ هاست. اما اين واقعيت در مورد رنگ هاي زرد و نارنجي صادق است، نه رنگ قرمز. محققان براي درك بيشتر از قرمزي برگ ها در پاييز، ۸۹ گونه را مطالعه كردند كه برگ هاي پاييزي آن ها قرمز رنگ بود. آنان دريافتند كه آنتوسيانين ها در ۷۰ درصد اين گونه ها همزمان با پير شدن برگ توليد مي شوند. با پير شدن برگ ها و شروع تجزيه كلروپلاست ها، برگ ها نسبت به نور آسيب پذير مي شوند. مولكول هاي كلروفيل آزاد شده از تجزيه كلروپلاست ها بسيار خطرناك اند. اگر نور به آن ها بتابد، مي توانند انبوهي از راديكال هاي كشنده اكسيژن توليد كنند. به علاوه، با آسيب سلول هاي برگ هاي پير، موفقيت فرآيند بازيابي نيز كاهش خواهد يافت. از اين رو، هر چه برگ پيرتر مي شود، ميزان توليد آنتوسيانين افزايش مي يابد.
دلايل محققان در زمينه علت قرمز شدن برگ ها قانع كننده است. با اين حال گياهي ابتدايي به نام غافث دليل واضح تري ارائه مي دهد. غافث ها اولين گياهاني بودند كه روي خشكي رشد كردند. در آن زمان شدت نور خورشيد و اشعه فرابنفش بسيار بالا بود. از اين رو، بقاي آن ها به راهكاري وابسته بود تا از آن طريق با راديكال هاي آزاد مبارزه كنند. آيا اين راهكار، ساختن رنگيزه هاي قرمز بود؟ جواب اين سئوال در انواع امروزي اين گياه نهفته است. امروزه اكثر اين گياهان در جاهاي مرطوب و سايه خيز رشد مي كنند و سبزرنگ هستند. اما نوعي غافث در جزيره اي آتشفشاني مي رويد كه با بقيه متفاوت است. در اين جزيره نور خورشيد شديد، مواد غذايي كم و مقدار تابش UV بسيار زياد است، به نحوي كه شرايط آن با محيطي كه اولين غافث ها زندگي مي كردند، تفاوت زيادي ندارد. تفاوتي كه اين نوع غافث با خويشان مناطق مرطوب و سايه خيز دارد، اين است كه قرمز رنگ است.
رنگيزه هاي قرمز خواص بسياري دارند؛ به نحوي كه گياهان با سرمايه گذاري در توليد آن ها سود خوبي عايد خود مي كنند. خاصيت آنتي اكسيداني اين رنگيزه ها، پزشكان و متخصصان بهداشت عمومي را بر آن داشته است تا ما را به خوردن ميوه و سبزيجات، به ويژه آن هايي كه قرمز رنگ اند، توصيه كنند. رنگيزه هاي قرمز موجود در اين گياهان نه تنها مملو از ويتامين اند كه خود خاصيت آنتي اكسيداني دارند، بلكه حاوي آنتي اكسيدان قدرتمند آنتوسيانين نيز هستند. خاصيت آنتي اكسيداني اين رنگيزه چهار برابر ويتامين هاي E و C است.
