חייםבאדמה

„„„„„„„„„„„המערכותהאקולוגיות。היאלארקמהווהאתפניהשטחהחיצונייםשבהםצמחיםגדלים,אלאהיאגםעולםמרהיבונסתרשבוחייםסוגיםרביםשלאורגניזמים。האדמהמורכבתמפיסותשלאבנים,מנקבוביותאווירקטנותומחומראורגני(צמחיםוחיותמתים)。הסביבההזוהיאסביבתמחיהנפלאהעבורמיקרו——אורגניזמים,חרקיםוצמחים。迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新迎新?כתלותבמאפייניהאדמה(גודלהאבנים,סוגיהמזון,כמותהמיםוכדומה),אורגניזמיםשוניםיכוליםלחיותבה。אורגניזמיםאלהבוניםחברה,שהיאמערךייחודישלמגווןאורגניזמיםשחייםיחד。

מיקרו——אורגניזמיםשלאדמההםאורגניזמיםקטניםמאודשחייםבצמודלחלקיקיאדמהאוליצוריםחייםאחרים。ישנןפטריותבעלותצורהדומהלשורשיםדקיםועדינים,כךשהןיכולותלגעתבשכניהןולהחליףעימםמידע。ישנםגםחיידקים,שהםאורגניזמיםשמכיליםתאבודדשבדרךכללניתןלראותרקבאמצעותמיקרוסקופ。迎新迎新，迎新迎新，迎新迎新，迎新迎新רִיזוֹסְפֶרָה(החלקבאדמהשמקיףאתשורשיהצמחים),הםנקראיםמיקרוביםשלריזוספרה。הםגםיכוליםלחיותבפניהשטחשלהשורשאובתוךהשורשים[1］．בריזוספרה,אפשרלמצואמיקרוביםמועילים(טובים),אשרמסייעיםלצמחיםלשרודולגדול,אומיקרוביםמזיקים(רעים),אשרתוקפיםצמחיםוגורמיםלהםלחלות。

כיצדמיקרוביםבאדמהוצמחיםמְתַקְשְׁרִיםזהעםזה吗?

מלהיבהבמיוחדהיכולתשלמיקרוביםבאדמהלתקשרבינםלביןעצמם,כמוגםעםאורגניזמיםאחריםלרבותצמחיםוחיות。התקשורתביןמיקרוביםלצמחיםנחקרהעלידימדעניםרבים。תקשורתזומבוססתעלשימושבמולקולותבתורמילים,והיאנקראתתקשורתכימית．תוכלולדמייןמולקולהבתורקבוצהשלהרבהכדוריםקטנים(שנקראיםאטומים),המחובריםזהלזה。האטומיםהאלההםיסודותכימייםחשוביםדוגמתפחמן(C),מימן(H),חמצן(O)וחנקן(N),שמתחבריםיחד(כמופאזל)כדיליצורמולקולותכמומים(H₂O)迎新迎新迎新迎新，迎新迎新₂)．שילוביםשוניםשלאטומיםיוצרמולקולותבעלותתכונותמגוונות。

מיקרוביםבאדמהיכוליםלייצרהרבהסוגימולקולות,שאפשרלחלקןלשתיקטגוריותעיקריות:מולקולותמסיסוֹתומולקולותנדיפוֹת．מולקולותמסיסותמומסותבמים,כמוקובייתסוכרבתה,והןמועברותעלידימיםבאדמה。הןמשמשותל”שיחה”ביןצמחיםשגדליםקרובלמיקרובים。מולקולותנדיפות,שנקראותגםר， (איור1)．התרכובותהנדיפותהאלההןגזיםשמתקדמיםבקלותדרךנקבוביותהאווירבאדמה。שורשיצמחיםיכוליםלה”ריח”אתהגזיםהאלה,כפישאפכםיכוללהריחפרחאולחםטרי[1］．תקשורתכימיתלאמתרחשתרקבכיווןאחד(ממיקרוביםלצמחים),אלאבשניכיוונים——צמחיםגםמייצריםמולקולותשמיקרוביםיכוליםלהבין。

?

הנהכמהדוגמאותלמהשקורהביןמיקרוביםלצמחיםכשהםמתחילים”לדבר”זהעםזה。

צמחיםומיקרוביםמסייעיםזהלזהלהשיגמזון

מיקרוביםרביםבאדמהיכוליםלסייעלצמחיםלגדול,מאחרשהמיקרוביםהופכיםחומרימזוןהכרחייםלמזיניםיותרעבורצמחים。לדג，יידקריזוֹביוּםי₂)למולקולהאחרת:אמוניה(NH)_3.)．。קיבועחנקןחשובמאודעבורצמחיםמאחרשהםזקוקיםלחנקןכדילגדול,והםיכוליםלקבלאמוניהרקמהאדמה。לידיריזוביוםסיילצלפךםזקיםיר!

מהשמענייןאפילויותרהואשריזוביוםיכול”לשוחח”עםקבוצהמסוימתשלצמחיםלרבותשעועיתואפונה。כיצדדוהשיחהזהמתרחש吗?ראשית,הצמחמשחררמולקולותשנקראותאיזוֹפלבוֹניםאלתוךהריזוספרה,שיכוליםלמשוךאתהריזוביום．החיידקים”שומעים”אתהצמח”מדבר”ונעיםלקראתו。במסעשלהחיידקיםאלעברהצמח,הריזוביוםמתחיללייצרמולקולותאחרות,שידועותבתורגורמיתיווך(nod-factors)אשרמנחותאתהצמחליצורחללבשורשים,שנקראקשריתהשורש根瘤,שםהריזוביוםיכוללחיות。בתמורהלמקוםמחיהומזון(סוכר)מהצמח,הריזוביוםנאיור2)．כתוצאהמכך,צמחיםשמאפשריםלריזוביוםליר。גםריזוביום,חייםמשותפיםמהוויםיתרוןמאחרשלשניהאורגניזמיםישיותרמזוןלאכולמאשרכשהםחייםלבד,ולכןהםיכוליםלגדולטוביותר[2］．

מיקרוביםיכוליםלסייעלהגןעלצמחיםמפניפתוגנים(מחוללימחלה)ומזיקים

גריםיֹטיים(יים)הםהחלקיםהחייםשלהסביבה,כמולמשלצמחים,חיותומיקרובים(איור3)．סְטְרֶסביוטיהואעָקָהשמורגשתעלידיאורגניזםדוגמתצמחשניזוקעלידיגורמיםביוטייםכמומיקרוביםרעים,שנקראיםפתוגנים,אועלידיחרקיםרעים,שנקראיםמזיקים。מיקרוביםטוביםיכוליםלסייעלצמחיםלהילחםכנגדפתוגניםומזיקיםבשתידרכים。ראשית,המיקרוביםיכוליםלהדוףאתהפתוגן/מזיקהרחקאולהרוגאותו。לדוגמה,מיקרוביםטוביםמסוימיםמייצריםתרכובותאורגניותנדיפותשיכולותלעצוראתגדילתושלהפתוגןאואתמתקפתושלהמזיקעלהצמח。הדרךהשנייהשבהמיקרוביםטוביםיכוליםלסייעלצמחיםלהילחםבפתוגניםהיאעלידיכךשהםמאותתיםלצמחלהכיןאתעצמולהילחםעלידיהגברתההגנותשלו。בדומהלאופןשבואימכםאומרתלכםבמהלךהחורףלאכוליותרתפוזיםמאחרשהםמכיליםמולקולהחשובה,שנקראתויטמיןC,שביכולתהלחזקאתההגנותהחיסוניותשלגופכםהמגינותעליכםמפנימחלות。ים!לדוגמה,המולקולותשמיוצרותעלידיהחיידק荧光假单胞菌[3.］．

מיקרוביםיכוליםלסייעלצמחיםלשרודבאזוריםקשים

גיםֹטיים(ליים)הםהחלקיםהלאחייםבסביבה,שכולליםלמשלאתאורהשמש,טמפרטורהומים(איור3)．סטרסא——ביוטימהווההשפעהשליליתשלגורמיםכאלהעלאורגניזמיםחיים。דוגמאותלסוגיסטרסא——ביוטישמחלישיםצמחיםהןזמינוּתמיםנמוכהורמותמלחגבוהות。מיקרוביםטוביםיכוליםלסייעלצמחיםלחיותבאזוריםקשיםעםתנאימחיהירודים。לדוגמה,החיידק绿假单胞菌O6מאפשרלחלקמהצמחיםלשרודכאשראיןמספיקמים[4］．יידק枯草芽孢杆菌,מסייעיםלצמחיםלשרודבאדמהשבהישריכוזגבוהשלמלח,עלידיהפחתתכמותהמלחהנכנסתלשורשיהצמח[5］．

?

תקשורתכימיתביןמיקרוביםלאורגניזמיםאחריםהתחילהלהתפתחלפנימיליונישנים。לפני450מיליוןשנה,צמחיםעברומהיםוהחלולחיותעלהיבשה。מדעניםמאמיניםשפטריותאדמהסייעולצמחיםלבצעאתהמעברמהיםליבשה。הפטריותסייעולצמחיםלהשתמשבחומרימזון,כךשהצמחיםיוכלולשרודביבשה[6］．עדכה,במשךמיליונישנים,תקשורתכימיתביןאורגניזמיםבאדמההייתהחשובהעבורהרווחהשלצמחיםוגדילתם。במאמרזה,הסברנוכיצדאינטראקציותמיקרוב——צמחיכולותלספקלצמחמזוןרביותר,לסייעלצמחיםלהילחםכנגדפתוגנים,אולחיותבאזוריםקשים。לרזל，ינטר!השימושהרבבאנטיביוטיקות,מדביריםודשניםבחקלאותיכוללשנותאתהרכבהאדמה,ובכךגםעלוללשנותאתהמערכתהאקולוגיתשנמצאתבאדמה,ולגרוםלחלקמהאורגניזמיםבאדמהלמות,ולאחריםלהתרבות。שינוייםבחברותהמיקרוביותיכוליםלגרוםלהשפעותקשותעלצמחים;לדוגמה,המיקרוביםשמתרביםעשוייםלהיותפתוגנים!

האוכלוסייההאנושיתעדייןגדלה,ומאחרשאנשיםזקוקיםלמזוןכדילשרוד,צריךלמצואשיטותחדשותלעידודגדילהשלצמחיםולייצורמזון。מיקרוביםמשמשיםבאופןהולךוגוברבתורסייעיםטבעייםלשיפורגדילתצמחיםוייצורמזון。חֵקֶרתקשורתמיקרוב——צמחהכרחילהבנתאֵילוּמיקרוביםיכוליםלסייעלגדילתצמחים。עלינולהקדישתשומתלברבהלבחירתהמיקרוביםהנכונים,לדוגמה,יכולתםלחשובשהשימושבפטרייה镰刀菌素culmorumעשוילהיותרעיוןטוב,מאחרשהיאמסייעתלצמחיםמסוימיםלגדולבאזוריםקשיםשהםעשיריםבמלח。אולם镰刀菌素culmorum!מסיבותאלה,חוקריםרוציםלהביןתקשורתכימיתכמהשניתן,כדילהגדילאתהידעשלנולגבימערכותאקולוגיותבאדמה,להביןכיצדאורגניזמיםמְתַקְשְׁרִיםבמערכותהאקולוגיותהאלהולסייעלנולהשתמשבאינטראקציותצמח——מיקרובבמטרהלהגביראתגדילתהצמחיםעבורמזון,תוךהגנהעלמערכותאקולוגיותבאדמה。

מילוןמונחים

(生态系统)：↑קבוצהשלאורגניזמיםשונים(צמחים,חיותומיקרובים)שמְתַקְשְׁרִיםעםחומרלאחיבאזורמסוים。

ריזוספרה(根际)：↑החלקבאדמהשמקיףאתהשורשים,שבוצמחיםומיקרוביםמתקשריםזהעםזהבאמצעותמולקולות。

ק(化学通讯)：↑התקשורתשמתרחשתביןשניאורגניזמיםאויותר(צמחים,חיותומיקרובים)באמצעותשימושבכימיקלים。

מסיס(溶)：↑חומרשניתןלהמיסבמים,כמומלחוסוכר。

נדיף(挥发性)：↑חומרשנוטהלהפוךלגזבקלותולהתפשטבאוויר,כמוריחושלפרח。

תרכובותאורגניותנדיפות(挥发性有机化合物挥发性：↑מיוצרותעלידיאורגניזמיםשונים,כמוצמחיםומיקרובים,במטרהלתקשרזהעםזהממרחק。

גריםיטיים(יים)(生物因子)：↑הרכיביםהחייםשלסביבהמסוימת,כמוצמחיםומיקרובים。

גריםטיים(ליים)(非生物因子)：↑הרכיביםהלאחייםשלסביבהמסוימת,כמואבנים,אורשמשומים。

ינטרסים

המחבריםמצהיריםכיהמחקרנערךבהעדרכלקשרמסחריאופיננסישיכוללהתפרשכניגודאינטרסיםפוטנציאלי。

---

מקורות

[1]↑范·达姆，n.m.，温霍尔德，A.和加贝瓦，P. 2016。在黑暗中呼唤:挥发物在根际交流中的作用。ISME J。12:1252 - 62。doi: 10.1007 / 978 - 3 - 319 - 33498 - 1 - _8

[２]↑Tomer, S.， Suyal, d.c.， and Goel, R. 2016。《生物肥料:可持续农业的及时方法》，见植物-微生物相互作用:可持续农业的一种方法，编D. Choudhary, A. Varma, N. Tuteja(新加坡:施普林格)。p . 375 - 95。doi: 10.1007 / 978 - 981 - 10 - 2854 - 0 - _17

[3]↑凡·威斯，范·德·恩特，范·德·恩特，彼得斯，c·M·j。2008。有益微生物引发的植物免疫反应。咕咕叫。当今。植物医学杂志。11:443-8。doi: 10.1016 / j.pbi.2008.05.005

[4]↑加贝瓦，P.和韦斯科普夫，L. 2020。空气传播药物:细菌挥发物及其对植物健康的影响。新植醇。226:32-43。doi: 10.1111 / nph.16282

［5］↑Ortíz-Castro, R.， Contreras-Cornejo, H. A.， Macías-Rodríguez, L.， and López-Bucio, J. 2009。微生物信号在植物生长发育中的作用。植物的信号。Behav。4:701-12。doi: 10.4161 / psb.4.8.9047

[6]↑菲尔德，K. J.， Pressel, S.， Duckett, J. G.， Rimington, W. R.和Bidartondo, m.i. 2015。征服土地的共生选择。生态发展趋势。另一个星球。30:477 - 86。doi: 10.1016 / j.tree.2015.05.007