صوت المطر جعل بذور الأرز تنبت بشكل أسرع

يتم توجيه البذور الموجودة تحت الأرض في الفضاء بفضل انتحاء الجاذبية: يوجد داخل الخلايا الجذرية الخاصة ستاتوليث – حبيبات نشوية ثقيلة. تحت تأثير الجاذبية، فإنها تسقط على الخلية، وتقع على الغشاء وتحديد اتجاه النمو. عرف علماء الأحياء أن الاهتزازات الصناعية القوية، مثل تلك الصادرة عن الآلات الزراعية، تهز الستاتوليث وتسرع عملية الإنبات. ومع ذلك، فإن قدرة البذور على الاستجابة للأصوات البيئية الطبيعية لم تتم دراستها من قبل. واقترح مؤلفو الدراسة، التي نشرت في مجلة التقارير العلمية، أن صوت قطرات المطر يؤثر أيضًا على الستاتوليث ويحفز نمو البذور. أجرى العلماء تجارب على بذور الأرز (Oryza sativa). وتم وضع الحبوب في قاع خزانات المياه، لمحاكاة البرك التي تنمو فيها الأنواع في الطبيعة. يقطر الماء على السطح من الأعلى، يحاكي المطر. وباستخدام ميكروفونات تحت الماء، سجل الباحثون الضغط الصوتي، ثم قارنوا معدل إنبات البذور مع مجموعة مراقبة كانت في صمت مطلق. أظهرت التجربة أن صوت المطر يسرع إنبات البذور بنسبة 24-37 بالمائة. إن صوت سقوط قطرة من الماء أو التربة الرطبة يخلق دافعًا صوتيًا قويًا تحت السطح، والذي يشبه من حيث الضغط هدير محرك نفاث في الهواء. نظرًا لأنه من المستحيل ملاحظة حركة الستاتوليثات داخل البذرة الحية أثناء المطر، استخدم مهندسون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا النمذجة الرياضية الفيزيائية الحيوية. وقاموا بحساب الطاقة الحركية التي تنتقل من الموجة الصوتية إلى الخلايا النباتية. أظهر نظام المعادلات التفاضلية أن الصدمة الصوتية الناتجة عن السقوط كافية للتغلب على لزوجة السائل داخل الخلايا. تتسبب الموجة الصوتية في ارتداد الستاتوليث وتحركها بين 10 و600 نانومتر. يؤدي هذا الاهتزاز المجهري إلى اتصال متقطع لحبوب النشا مع المستقبلات الموجودة على غشاء الخلية، مما يؤدي إلى تحفيز الآليات الهرمونية للنمو المتسارع. كشف النموذج المادي أيضًا عن وجود قيود خطيرة: حيث تعمل الآلية الصوتية فقط على عمق يصل إلى خمسة سنتيمترات. كلما تبددت موجة الصوت بشكل أعمق وتوقفت عن تحريك الستاتوليثات. ولاحظ الباحثون أن هذا يعد فتيلًا تطوريًا طبيعيًا. إذا تفاعلت البذور مع صوت عاصفة ممطرة على عمق نصف متر، فإن البراعم ستموت حتما، بعد أن أنفقت كل طاقتها في محاولة اختراق الضوء. توفر المياه الضحلة التوازن الأمثل للرطوبة والأكسجين وطول الطريق إلى السطح. أثبت بحث جديد أن البذور لا تنتظر بشكل سلبي أن ينقع الماء في قشرتها. إنها تعمل كأجهزة استشعار صوتية نشطة تعمل على تحليل المشهد الصوتي فوقها لاختيار اللحظة المثالية للاستيقاظ.