يكي از قديمي‌ترين آزمايش‌هاي علمي جهان از دل خاك بيرون مي‌آيد

صبح روز پنج‌شنبه، چندين ساعت پيش از طلوع آفتاب، مارجوري وبر به محل ملاقات در محوطه‌ي دانشگاه ايالتي ميشيگان رسيد. سه نفر ديگر از دانشمندان گياه‌شناس در آنجا منتظر بودند تا كار خود را آغاز كنند. همان‌طور كه آن‌ها در حال گرم كردن دست‌هايشان بودند، عضو ديگر گروه آن‌ها يعني فرانك تلوسكي از دل تاريكي با بيلي بر دوش از راه رسيد. وقتي همه جمع شدند، دكتر تلوسكي كه رهبر گروه بود، نقشه‌اي كه مانند طرح‎‌هاي معماري بود، بيرون آورد. نقشه آن‌ها را به ‌سوي گنجينه‌‌ي مدفون گياه‌شناسي هدايت مي‌كرد: يك بطري كه با ماسه و بذرهايي قديمي پر شده بود.

دكتر وبر و همكارانش آخرين متصديان «آزمايش حيات بذر بيل» هستند: تلاشي به قدمت چند قرن براي درك اين موضوع كه بذرها تا چه مدتي مي‌توانند بدون از دست دادن قدرت جوانه‌زني خود در خاك خفته بمانند. به گزارش نيويورك‌ تايمز، هر ۲۰ سال، متوليان آزمايش هنگام شب به محل مخفي مي‌روند، خاك را حفاري مي‌كنند تا به بطري برسند، بذرهاي آن را درون خاك استريل روي ظرفي پخش مي‌كنند و مي‌بينند كه كدام‌ يك رشد مي‌كند. اين يكي از طولاني‌ترين آزمايش‌هاي جهان است كه به مدت ۱۴۲ سال ادامه دارد و گياه‌شناسان در لنسينگ شرقي اميدوار هستند حداقل ۸۰ سال ديگر ادامه داشته باشد.

آنچه در ابتدا به‌عنوان تلاشي ساده براي اندازه‌گيري ماندگاري بذر آغاز شد، با گذشت چندين دهه به آزمايش جالب‌تري تبديل شد. با بهبود فناوري و افزايش دانش، پژوهشگران مي‌توانند كارهايي فراتر از شمارش جوانه‌هاي موفق هر بطري انجام بدهند. آن‌ها مي‌توانند جوانه زدن بذرها را مطالعه و عوامل مؤثر بر ماندگاري بذر را تعيين كنند. دانش حاصل از پژوهش‌هاي آن‌ها مي‌تواند به موارد مختلفي از احياي اكوسيستم‌هاي آسيب‌ديده گرفته تا ذخيره بذر محصولات كشاورزي براي مدت طولاني كمك كند.

بطري كه تيم به‌ دنبال آن بود، حاوي بيش از هزار دانه بذر است: ۵۰ دانه از هر يك از ۲۱ گونه مختلف از خردل سياه گرفته تا شبدر سفيد تا تاج خروس. در سال ۱۸۷۹ ويليام جيمز بيل، گياه‌شناسي در ايالت ميشيگان، ۲۰ عدد از اين بطري‌ها را پر كرد و آن‌ها را به‌صورت رديفي در جايي از محوطه‌ي دانشگاه دفن كرد. دكتر بيل فكر كرد كه او و سپس جانشينانش هر پنج سال يك بار آنجا را حفاري كنند و بذرهاي حفظ‌شده درون بطري را بكارند.

در چند دور اول آزمايش، تعدادي از گونه‌ها شكوفا شدند و بذرها پس از ۱۰، ۱۵ و ۲۰ سال به‌راحتي رشد مي‌كردند؛ اما با گذشت چندين دهه، از تعداد بذرهايي كه جوانه مي‌زدند، كم شد. اكنون فقط يك بذر قابل‌ اعتماد باقي مانده است: گل ماهور مواج (Verbascum blattaria) كه بوته‌اي با گل‌هاي زردرنگ است. حدود نيمي از بذرهاي گل ماهور از بطري سال ۲۰۰۰ حتي با اينكه بيش از يك قرن بود كه زير زمين به حالت سكون مانده بودند، شكوفا شدند.

امروزه كشاورزان به آن كمكي كه انگيزه بيل براي دفن بطري‌ها بود، نيازي ندارند؛ اما دانشمندان گياه‌شناس به دلايل ديگري اين موضوع را مطالعه مي‌كنند كه كدام بذرها و چقدر دوام مي‌آورند.

لارس برادويگ، استاديار دانشگاه ايالتي ميشيگان و يكي ديگر از اعضاي گروه آزمايش بذر بيل، مي‌گويد بانك‌هاي بذر نهفته در زيستگاه‌هاي مختلف از ناشناخته‌هاي بزرگ بوم‌شناسي احيا هستند. در برخي موارد، بذرهاي گياهان در معرض خطر انقراض يا گياهاني كه مدت‌ها است از بين رفته‌اند، ممكن است درون خاك پنهان باشد.

به گفته‌ي كارول باسكين، استاد علوم گياه و خاك در دانشگاه كنتاكي كه از نتايج آزمايش بيل در كار خود استفاده كرده، آزمايش دكتر بيل طولاني‌ترين آزمايش بذر است كه شرايط طبيعي را با داده‌هاي دقيق تركيب مي‌كند. او مي‌گويد: «فكر مي‌كنم پروفسور بيل بهترين آزمايش را در اينجا داشته است. اين كاش او بطري‌هاي بيشتري دفن كرده بود.»

بطري‌‌ها پس از آغازي اشتباه و وقتي نزديك صبح شده بود، پيدا شد. هر بطري حاوي ۲۱ گونه از گياه بود و از هرگونه ۵۰ عدد بذر وجود داشت

تيم مجهز به بيل، دستكش و چراغ پيشاني نقشه‌ي خود را براي يافتن محل حفاري مطالعه كرد. دكتر تلوسكي شروع به حفر گودال مرتب و مربع‌‌شكلي كرد؛ اما همان‌طور كه عميق‌تر و گسترده‌تر حفاري مي‌كردند، خبري از بطري نبود. خورشيد در حال بالا آمدن بود و اعضاي گروه روحيه خود را از دست داده بودند.

وقتي دكتر بيل اولين‌ بار بطري‌هاي حاوي بذر را دفن كرد، قصد داشت هر ۵ سال يك بار آنجا را حفر كند و آزمايش او يك قرن طول بكشد؛ اما با گذشت زمان، افراد مشاركت‌كننده در آزمايش فاصله ميان حفاري‌ها را به ۱۰ سال و سپس ۲۰ سال افزايش دادند. دو مورد با قدري تأخير انجام شد: مورد ۱۹۱۹ به بهار ۱۹۲۰ منتقل شد كه دكتر تلوسكي مي‌گويد شايد با آنفلوانزاي ۱۹۱۸ ارتباط داشته باشد و مورد سال ۲۰۲۰ به‌ علت تعطيلي‌هاي مرتبط با كوويد ۱۹ به امسال منتقل شد.

براي تداوم آزمايش و ايجاد هماهنگي بين پژوهشگران در طول سال‌ها، سازمان نگهدارنده بذري در ايالت ميشيگان ايجاد شده است كه در آن هر نسل از گياه‌شناسان ادامه‌ي كار را به همكاران جوان‌تر خود منتقل مي‌كنند.

دكتر تلوسكي، استاد زيست‌شناسي گياهي در دانشگاه و نيز هفتمين فرد مسئول آزمايش اولين بطري بذر خود را در سال ۲۰۰۰ به اتفاق متصدي پيشين يعني جان زيوارت كه در سال ۲۰۰۹ از دنيا رفت، از خاك بيرون آورد. چند سال پيش، او با فكر كردن به مرگ خود، نسخه‌اي از نقشه را به ديويد لوري دانشيار زيست‌شناسي گياهي داد كه تمايل داشت به آزمايش بپيوندد. مدتي بعد، دكتر تلوسكي از دكتر وبر و دكتر برودوينگ نيز خواست تا به آزمايش بپيوندند.

در طول سال‌ها، آنچه تصميمات كاملا متخصصدي دكتر بيل بود، جلوه‌ي اسرارآميزي به خود گرفت. دكتر بيل هر بطري را در پوشش تاريكي بيرون مي‌كشيد، نه به خاطر اينكه هيجان‌انگيز باشد، بلكه براي محافظت از بطري‌هاي حاوي بذر ديگر در برابر نور خورشيد كه ممكن بود موجب شود آن‌ها پيش از زمان خود جوانه بزنند (آن‌ها به همين دليل از لامپ‌هاي سبز در چراغ‌هاي پيشاني خود استفاده مي‌كنند).

نقشه كاغذي پس از جابه‌جايي نشانه‌هايي كه ابتدا محل بطري‌ها را نشان مي‌داد، ترسيم شد. دكتر وبر گفت به‌تازگي پنهان‌كاري نيز ضروري است، زيرا هرچه آزمايش قديمي‌تر مي‌شود، علاقه به آن بيشتر مي‌شود. به گفته‌ي وي، اين عناصر مخفي و پوشيده اكنون بخشي از جذابيت آزمايش هستند، اما رفاقت و ميل به ديدن ادامه آزمايش است كه كار را ادامه مي‌دهد.

كمي پس از ساعت ۶ صبح وقتي نور روز در حال پخش شدن بود بود، دكتر لوري متوجه شد كه نقشه را اشتباه خوانده‌اند. آن‌ها مجبور شدند بار ديگر آنجا را حفاري كنند. بعد از چند هشدار دروغين (ريشه گياه، سنگ) دكتر وبر كه با دستان خود زمين را حفاري مي‌كرد به شيء صافي برخورد كرد. او به‌آرامي با تشويق همكارانش بطري را از زمين بيرون آورد.

امسال، براي اولين‌بار بذرهاي خارج‌شده مستقيما به محفظه‌ي رشد منتقل نشدند. در عوض، يكي ديگر از اعضاي گروه يعني مارگارت فلمينگ آن‌ها را به اتاقي سرد برد و در آنجا برخي از بذرهاي ارزني يا اسب‌واش (Setaria glauca) را كه گونه‌اي از ارزن است كه از سال ۱۹۱۴ در آزمايش جوانه نزده، براي تجزيه‌و‌تحليل ژنتيكي جدا كرد.

فرانك تلوسكي، مدير باغ گياه‌شناسي ويليام جيمز بيل در حال پخش كردن بذرها در سيني آزمايش

كاشت بذر مانند اين است كه از آن سؤالِ بله يا خير بپرسيد: بذر يا جوانه مي‌زند يا نمي‌زند؛ اما اغلب بذري كه رشد نمي‌كند، كاملا نمرده است. دكتر فلمينگ گفت مطالعه DNA و DNA بذر به دانشمندان اجازه مي‌دهد تا آن را بيشتر مطالعه كنند. آن‌ها مي‌توانند مطالعه كنند كه آيا ماشين‌آلات بذر تخريب شده يا باقي مانده است، ماده ژنتيكي تا چه حد آسيب ديده است و با اينكه نمي‌تواند جوانه بزند، چه فرايندهايي ممكن است در آن امكان‌پذير باشد.

آوردن نسل جديدي از متوليان فرصتي براي بازانديشي در مورد آزمايش‌هاي ممكن است. دكتر تلوسكي مي‌گويد وقتي دانه‌ها دفن شدند، حتي نمي‌دانستيم كه DNA چيست. با مشاركت چندين نسل، اكنون مي‌توان به چندين سؤال بسيار اساسي كه به ما در درك خواب و حيات بذر كمك خواهد كرد، پرداخت. درك بهتر از چيزي كه باعث مي‌شود بذرهاي خاص در حالت خفته، عملكرد خود را حفظ كنند و نيز اينكه چه چيزي موجب جوانه‌زني آن‌ها مي‌شود، مي‌تواند مفيد باشد.

پس از اينكه ساير بذرها كاشته و آبياري شد، تيم آن‌ها را نظارت خواهد كرد و منتظر خواهد ماند تا بذرهاي ۱۴۲ ساله گل ماهور شاخه‌هاي سبز نازكي درآورد. آن‌ها سپس ترفندهاي بيشتري را بر اساس يافته‌هاي اكولوژي گياهي آزمايش خواهند كرد. امسال، كل بستر خاك را در دمايي پايين قرار خواهند داد تا زمستاني ديگر را شبيه‌سازي كنند. حاصل اين حركت در بذرهاي سال ۲۰۰۰ رشد نهالي از گونه‌‌ي پنيرك برگ‌گرد بود. آن‌ها همچنين مورد جديدي را امتحان مي‌كنند: قرار دادن دانه‌ها در معرض دود. اين كار ممكن است در برخي از گياهان كه پس از آتش‌سوزي‌ها رشد مي‌كنند، جوانه‌زني را تحريك كند. برخي از گياهان مانند علف بواسير هرگز در دوران آزمايش جوانه نزده‌اند. پژوهشگران اميدوار هستند نتيجه‌ي اين سري از آزمايش‌هاي رشد آن‌ها طي چند هفته‌ي آينده مشخص شود.