النمو والتطور لدى الخلايا النباتية

يتضمن النمو انقسام الخلايا متبوعًا بتضخم الخلايا، وتنتج الخلايا الإنشائية الأولية ملفات من الخلايا في حلقات متحدة المركز والتي تشكل الأنسجة الرئيسية للنبات، بينما يحدث التطور عندما تتغير الخلايا والأنسجة من حيث الشكل والوظيفة لإعطاء الأعضاء والهياكل المطلوبة خلال دورة حياة النبات، وينشأ النمو من خلايا جديدة تكونت بواسطة خلايا نسيجية، ويحدث نمو الخلية عندما يتم تصنيع جدار الخلية بلدائن خلوية رغوية بواسطة الإنزيمات، والقوة الدافعة لتوسيع الخلية هي ضغط التورم الذي يدفع غشاء البلازما للخارج مقابل جدار الخلية، ويتحكم اتجاه النمو في اتجاه ألياف السليلوز في الجدار.

الفرق بين النمو والتطور للخلايا النباتية

يحدث النمو عندما تتشكل الخلايا والأنسجة الجديدة عن طريق انقسام الخلايا متبوعًا بتضخم الخلية، أمّا التطور هو العملية التي تغير من خلالها تلك الخلايا شكلها ووظيفتها لتشكيل الأنسجة والأعضاء والتركيبات المتخصصة المطلوبة خلال دورة حياة النبات، ويبدأ الانقسام الخلوي الأول بعد إخصاب البويضة ويستمر من خلال نمو البذور وإنبات البذور وتطور الشتلات إلى النبات الناضج والإزهار وإنتاج الجيل التالي من البويضات.

كما يشمل عمليات موت الخلايا وشيخوخة النبات، ونمو النبات هو تراكمي حيث يتم إضافة خلايا جديدة باستمرار في خلايا النسيج الإنشائي وهي مناطق تظل جنينية بشكل أساسي طوال عمر النبات، ويبدأ نمو النبات بانقسام الخلايا، ويلي ذلك توسيع الخلية والتغيير في الشكل والوظيفة، وفي النسيج الإنشائي تحيط الخلايا المنقسمة بالمركز الهادئ حيث لا تحدث انقسامات خلوية.

نظرًا لأنّ الخلايا الجديدة محاطة بجدار خلوي فإنّ ترحيل الخلايا إلى مواقع جديدة أمر مستحيل، ولذلك تتنبأ صفوف (أو ملفات) الخلايا المتكونة (عادةً في حلقات متحدة المركز)، بالأنسجة المستقبلية للجذر أو الجذع، ونظرًا لأنّ النمو الأولي يحدث عن طريق تكوين أنسجة جديدة عند أطراف النمو فإنّ الخلايا والأنسجة المختلفة في نفس النبات لها أعمار مختلفة، ويمكن اعتبار أنّ نمو الفلقة المزدوجة العشبية يحدث على شكل نباتات نباتية متعاقبة تتكون من جذع وبرعم وورقة.

نمو الخلايا النباتية

يمكن أن يحدث نمو الخلايا في النباتات فقط عندما يكون جدار الخلية مصنوعًا من لدائن خلوية رغوية بفعل الإنزيمات التي تكسر الروابط المتقاطعة السليلوز، ويتحكم اتجاه تمدد الخلية في اتجاه الألياف الرئيسية (ألياف السليلوز) داخل الجدار، والقوة الدافعة لتوسيع الخلية هي ضغط التورم الذي يدفع غشاء البلازما للخارج مقابل جدار الخلية، ويحدث نمو الخلايا بشكل كبير بشكل منفصل عن انقسام الخلية.

التطور الجنيني للخلايا النباتية

يتم وضع الخطة الأساسية للنبات بعد فترة وجيزة من إخصاب البويضة وذلك في المراحل الأولى من تطور الجنين (التطور الجنيني أو  التخلق الجنيني) في تكوين البذرة، ويظهر التطور الجنيني في نبات رشاد إذن الفأر وهو نبات ثنائي الفلقة حيث تنقسم البويضة الملقحة لتعطي خليتين وهما: الخلية القمية والخلية القاعدية، وتشكل الخلية القاعدية المعلق وتربط الجنين بأنسجة الأم وأيضًا نسيج القلنسوة أو غطاء الجذر.

تخضع الخلية القمية للعديد من الانقسامات الخلوية، والمرحلة الأولى هي المرحلة الثماني (سميت من الخلايا الثمانية في مستويين)، ويلي ذلك مرحلة تكوين الجلد (حيث تحدث انقسامات الخلايا العرضية مما أدى إلى تكوين طبقات من الأنسجة)، وأخيرًا يتم تكوين الجنين على شكل قلب ويحتوي هذا على أصول جميع الهياكل الرئيسية للشتلات.

فصوص شكل القلب هي الفلقات وبينهما تقع نمو خلايا الأنسجة الإنشائية، ويشكل مركز القلب أسفل الفلقة والطبقات السفلية تشكل الجذر، ونظرًا لأنّ الخلايا النباتية لا يمكنها الهجرة أثناء التطور فمن الممكن تتبع سلالات الخلايا مرة أخرى إلى مرحلتي الجلدي والثامن.

تطور الأنسجة النباتية

تكون الحلقات متحدة المركز من الخلايا الموضوعة في طبقات متشابهة مبدئيًا في الشكل وهي: غير مفرغة ومتساوية القياس (شبه مكعبة) وذات جدران خلوية رفيعة، وبعد ذلك يشكلون جميع أنسجة النبات، ويتضمن هذا المراحل التي تحدث خلالها تغييرات كبيرة في التعبير الجيني وهذه المراحل هي:

1- المرحلة الأولى من هذه العملية هي التحديد حيث يتم تأسيس الخلية على مسار التغيير ولكن التغييرات الجسدية لا يمكن اكتشافها بعد، وفي هذه المرحلة تكون الخلية ملتزمة بمسار التطور.

2- ثم تصبح الخلية متمايزة لوظيفتها الجديدة وتفقد بعض الخصائص وتكتسب أخرى، وفي النباتات غالبًا ما يكون كل من التحديد والتمايز قابلين للانعكاس في ظل المعالجات المناسبة، والسؤال الرئيسي حول التطور والتمايز هو: ما الذي يسبب التعبير الجيني المتغير الذي ينتج عنه أنماط مرتبة من الأنسجة المتمايزة؟ فمن المحتمل أن يكون موضع الخلية مهمًا وتشارك الإشارات الكيميائية الداخلية داخل الأنسجة.

زراعة الأنسجة النباتية

يمكن زراعة الأنسجة النباتية في وسائط سائلة أو صلبة تحتوي على مصدر للطاقة (السكروز) والهرمونات النباتية (الأكسينات والسيتوكينين) ومجموعة من المكونات الثانوية الأخرى، وفي زراعة الأنسجة يتم أولاً فصل الأنسجة المستأصلة (قطع صغيرة من النبات) لتشكيل الكالس وهو كتلة غير متبلورة من الخلايا ثم يعاد تمايزها لتشكيل الجذور والبراعم والأعضاء الأخرى عن طريق تغيير الهرمون أو ظروف النمو الأخرى.

في زراعة الأنسجة النباتية المعلقة ثبت أنّ الخلايا المفردة يمكن أن تتجدد لتشكل نباتًا كاملاً وتمر بجميع المراحل الطبيعية لتطور الجنين، ونظرًا لأنّ الخلية الأم لم تنشأ من الخلايا التناسلية فقد أثبتت أنّ النباتات تظهر القدرة الكاملة وهي قدرة الخلية المتمايزة على الاحتفاظ بكل المواد الجينية في الشكل المطلوب لتشكيل كائن حي كامل وكامل القدرة.

الاتصال من خلية إلى أخرى

بينما يتم فصل أغشية البلازما النباتية عن طريق وجود جدار الخلية يتم الاتصال من خلية إلى خلية بواسطة روابط بلازمية أو قنوات بلازمية (plasmodesmata)، وبالتالي ترتبط صفوف أو كتل الخلايا كما لو كانت في مستعمرات، ويمكن للجزيئات الكبيرة مثل الحمض النووي الريبوزي أو ما يعرف اختصارًا بـ (RNA – Ribonucleic acid) وجزيئات الإشارة الأصغر أن تتحرك بين الخلايا.

مقارنة التطور بين الخلايا النباتية والخلايا الحيوانية

1- الخلايا النباتية ليست متحركة أثناء التطور بسبب جدار الخلية.

2- في الحيوانات يحدث التحديد والتمايز في الجنين، أمّا في النباتات تستمر الخلايا الموجودة في الخلايا الإنشائية في الانقسام وتظل الخلايا المشكلة حديثًا متمايزة طوال حياة النبات، وهذا يعني أنّ الأجزاء المختلفة من نفس النبات لها أعمار مختلفة.

3- إنّ تحديد الخلايا النباتية وتمايزها هو في لدائن خلوية رغوية أكثر بكثير من الحيوانات، حيث يؤدي تطبيق الهرمونات أو الجروح أو العلاجات الأخرى إلى تغيير الخلايا النباتية لمسارات النمو لتشكيل أنسجة وأعضاء مختلفة.

4- خلايا النبات كاملة القدرة (بمعنى آخر يمكن تحفيز خلية مفردة غير سلالة جرثومية للتجديد إلى كائن حي كامل) وهي خاصية لا تُرى بشكل عام في الحيوانات، وهذا يعني أنّ التكوين الوراثي الكامل لتلك الخلية سليم ويعمل وأنّه يمكن إعادته إلى الحالة الجنينية.

5- على الرغم من جدار خلية السليلوز فأنّه يمكن أن تتواصل الخلايا النباتية عبر الروابط بلازمية أو القنوات بلازمية.