افزایش جمعیت انسان

یکی از دلایل افزایش جمعیت، کشت گیاهان زراعی بوده، و علت مهم تر دیگر، شروع انقلاب صنعتی از اواسط قرن هجدهم است که تاکنون نیز ادامه دارد.

رشد سریع جمعیت انسان عواقب فراوان و متنوعی به دنبال دارد در ایالات متحده و سایر بخش های توسعه یافته جهان، این عواقب نه تنها شامل افزایش تعداد مردم، بلکه شامل مصرف گسترده منابع فسیلی غیر قابل تجدید و به دنبال آن، ایجاد آلودگی است، که این آلودگی هم ناشی از احتراق سوخت های فسیلی و هم ناشی از اتفاقات احتمالی همچون انفجار مخازن نفت و یا انفجار تانکرهای حامل سوخت های فسیلی است. در بخش هایی از دنیا که کمتر توسعه پیدا کرده اند، عواقب این افزایش جمعیت، شامل سوء تغذیه و همچنین، وقوع قحطی و به دنبال آن، مستعد شدن به انواع بیماریهای عفونی است.

موجودات دیگر نیز، نه تنها متحمل اثرات مستقیم ناشی از آلودگی خواهند بود، بلکه متحمل معضل مهمتر دیگری خواهند شد و آن چیزی نیست، مگر از بین رفتن زیستگاه. با هیبریدهای قبلی تولید شوند.

با افزایش کشفیات جدید و گسترش ابزارهای جدید، سالانه راهکارهای جدیدی جهت بهره برداری از گیاهان ابداع می شود.

صنعت تولید خربزه درختی در هاوایی با بهره گیری از درختان تراریخت نجات پیدا کرد. این درختان تراریخت قابلیت مقاومت در برابر ویروسی را به دست آوردند که منجر به ایجاد زخمهای حلقوی گرد در سطح گیاه شده و همراه با ایجاد کلروز و نکروز بود.

از موارد دیگر می توان به سویای تراریخت اشاره نمود که در برابر علف کش Roundup مقاوم شد این علف کش، علاوه بر از بین بردن علف های هرز پهن برگ، منجر به از بین رفتن سویا نیز می شد.

تکامل جوامع

تکامل جوامع

یورش گیاهان به خشکی، سیمای قاره ها را دستخوش تغییر کرد. با نگاه کردن به پایین از درون یک هواپیمای در حال گذر از یکی از مناطق بیابانی گسترده موجود در روی زمین و یا یکی از نواحی کوهستانی، می توان تصور نمود که زمین قبل از ظهور گیاهان، به چه شکلی بوده است. حتی با پیاده روی در این نواحی، میتوان تنوع حیرت انگیزی از گیاهان را مشاهده نمود که نواحی صخره ای و شنی را پوشانده اند.

در نواحی از زمین که اقلیمی معتدل تر و بارندگی بیشتری حاکم است، جوامع گیاهی بخش غالب خشکی را به خود اختصاص داده و ویژگیهای منطقه را تعیین می نمایند. در حقیقت باید این گونه عنوان نمود که تا حد زیادی، جوامع گیاهی به عنوان آنچه که ما خشکی میشناسیم، مطرح هستند. هر یک از کلمات جنگل بارانی، ساوان، درختزار، بیابان و توندرا، بخشی از  مهم ترین شاخصه این مناظر، گیاهان آنها هستند، به طوری که یک جنگل بارانی خیالی، در ذهن ما مشابه کلیسای بزرگی به رنگ سبز تیره بوده، در یک چمنزاره زمین توسط فرشی از گلهای وحشی پوشانده شده، و در یک مرتع خیالی، در درون موجی زرد رنگ از انواع گل ها قدم می زنیم که تا دوردست ها ادامه دارد.

تنها در صورتی که طرحی کلی از درختان، درختچهها و گیاهان علفی موجود در این بیوم ها (Biomesجوامع طبیعی دارای گستره وسیع که دارای گروههای مجزا و کنترل شده ای از گیاهان و جانوران هستند) داشته باشیم، می توان سایر ویژگی های موجود در چنین نواحی را (همچون أحوی کوهی، بز، خرگوش یا گرگها) را مشخص و تکمیل نمود.

چنین جوامع گیاهی وسیعی، مانند جوامع موجود در مقیاس قاردای. چگونه ایجاد می شوند؟ ما حتی قادر به ردیابی نحوه تکامل انواع مختلف گیاهان و جانوران تشکیل دهنده این جوامع هستیم این در حالی است که حتی علیرغم افزایش دانش ماه اطلاعاتی بسیار ناچیز از الگوی به مراتب پیچیده تر تکوین سیستم مشکل از موجودات زنده تشکیل دهنده این جوامع وجود دارد.

 

ynnyn

ریشه ها، ساقه ها و برگها توسط سیستم آوندی پیچیده و کارآمدی باهم در ارتباط بوده و آب و مواد غذایی را بین همدیگر انتقال می دهند. سلول های تولید مثلی گیاهان در درون ساختارهای چند سلولی محافظی احاطه شده و در گیاهان دانه دار، جنین توسط پوششی مقاوم نگهداری میشود. تمامی این ویژگیها، سازگاریهایی جهت حضور موجودات فتوسنتز کننده در خشکی هستند.

اندام ها شامل ریشه، ساقه و برگ، متشکل از بافت ها هستند که شامل گروهی از سلول ها با ساختار و عملکرد مجزا می‌باشند.

تکامل فتوسنتز کننده ها

در اوایل تاریخ تکاملی زمین، مهم ترین موجودات فتوسنتز کننده به صورت سلول های میکروسکوپی غوطه ور در زیر سطح آب های موجود در زیر نور آفتاب بوده اند.

گرچه این موجودات ذخیره انرژی بالایی داشتند، ولی به هنگام تولید مثل و تکثیر، به سرعت منابع معدنی موجود در اقیانوس را مصرف نموده و باعث کاهش شدید آن می‌شدند (همین موضوع کمبود عناصر معدنی ضروری است که امروزه نیز به عنوان فاکتوری محدود کننده مانع از موفقیت هر گونه طرحی جهت بهره برداری از دریاها می شود).

در نتیجه این محدودیت، حیات بیشتر به سمت سواحل گسترش پیدا کرد، مناطقی که غنی از نیترات ها و مواد معدنی حمل شده از نواحی کوهستانی توسط رودخانه ها و و سیلاب ها بودند که به دنبال وقوع امواج دائمی، از سواحل زدوده می شدند.

موجودات فتوسنتزی چند سلولی، در مراحل اولیه تکامل خود، به سواحل صخره ای متصل بودند. این کلبها (Durvillaea potatorum) که هنگام جزر و مد خفیف در روی صخره های موجود در حاشیه سواحل ویکتوریا و تاسمانیا واقع در استرالیا دیده می شوند، مربوط به جلبکهای قهوه ای (رده Phaeophyceae) بوده که ایجاد حالت چند سلولی در این گروه، به طور مستقل از سایر گروههای موجودات زنده تکامل پیدا کرده است.

فتوسنتز؛ تغییرات اتمسفر زمین

فتوسنتز، اتمسفر زمین را تغییر داده و این تغییر به نوبه خود بر تکامل حیات تأثیر گذاشت.

 

با افزایش تعداد موجودات فتوسنتز کننده، سیمای زمین دچار دگرگونی شد. این انقلاب زیستی به این دلیل ایجاد شد که فتوسنتز اصولا مستلزم شکافت مولکول آب (H2O) و رهاسازی اکسیژن آن به صورت مولکولهای آزاد اکسیژن (02) است. بیش از ۲.۲ میلیارد سال پیش، اکسیژن به درون اقیانوس ها و دریاچه ها آزاد شده و به واسطه واکنش با آهن محلول، منجر به رسوب اکسیدهای آهن شد. حدود 2.7 تا 2.2 میلیارد سال پیش، اکسیژن به تدریج شروع به انباشته شدن در اتمسفر نمود.

تا حدود ۷۰۰ میلیون سال پیش، میزان اکسیژن موجود در اتمسفر به طور قابل توجهی افزایش پیدا کرد و طی دوره کامبرین (۵۷۰ تا ۵۱۰ میلیون سال پیش) میزان آن به مقادیر امروزی رسید.

افزایش میزان اکسیژن، دو نتیجه مهم به دنبال داشت: اول اینکه برخی مولکولهای اکسیژن موجود در لایه خارجی اتمسفر تبدیل به مولکولهای اوزون (0) شدند. وقتی که میزان اوزون موجود در اتمسفر به یک حد مناسب رسید، اشعه های ماورای بنفش (اشته هایی به شدت مخرب برای موجودات زنده) موجود در نور خورشید که به سطح زمین می رسیدند، جذب شده و در نتیجه به سطح زمین نمی رسیدند.

موجودات اتوتروف

موجودات اتوتروف، مواد غذایی مورد نیاز خود را تولید می نمایند، ولی موجودات هتروتروف باید مواد غذایی مورد نیاز خود را از منابع خارجی کسب نمایند.

سلول هایی که نیازهای انرژی خود را با مصرف ترکیبات آلی تولید شده توسط منابع خارجی تأمین می کنند، موسوم به موجودات هتروتروف (Heterotrophs) هستند (از کلمات یونانی Heteros به معنای "دیگری" و Trophos به معنای "تغذیه کننده").

یک موجود هتروتروف برای تأمین انرژی مورد نیاز خود به منبع خارجی از ترکیبات آلی وابسته است. جانوران، قارچها  و بسیاری از موجودات تک سلولی، همچون برخی باکتری ها و آغازیان، جزو هتروتروف ها به شمار می آیند.

با افزایش تعداد موجودات هتروتروف باستانی، میزان استفاده از مولکول های پیچیده جهت تأمین انرژی نیز افزایش یافت، مولکول هایی که طی میلیونها سال در زمین انباشته شده بودند. با کاهش پیوسته مولکولهای آلی موجود در محلول آزاد (یعنی در داخل سلول نیست)، رقابت نیز آغاز شد.

با اعمال فشار ناشی از رقابت، سلول های دارای توانایی بیشتر جهت استفاده از منابع محدود انرژی، شانس بیشتری برای بقا داشتند.

طی یک دوره زمانی و به واسطه فرآیند طولانی و آهسته حذف سلول های دارای کمترین سازگاری، سلولهایی تکامل پیدا کردند که قادر به تولید انرژی از طریق مواد غیر آلی ساده بودند. چنین موجوداتی موسوم به موجودات اتوتروف خود تغذیه کنندگان هستند. بدون تکامل این گروه از موجودات، حیات در روی زمین به زودی به اتمام می رسید.

موفق ترین گروه موجودات اتوتروف، موجوداتی بودند که سیستمی جهت بهره برداری مستقیم از انرژی خورشید تعبیه کرده و فرآیند فتوسنتز را انجام میدادند (شکل ۱-۵).

موجودات فتوسنتز کننده اولیه، گرچه در مقایسه با گیاهان، دارای ساختاری ساده بودند، ولی در مقایسه با هتروتروف های اولیه ساختاری به مراتب پیچیده تر داشتند. استفاده از انرژی خورشید، نیازمند سیستم رنگیزه ای پیچیده ای جهت به دام انداختن انرژی نورانی و همچنین وجود راهکاری برای ذخیره انرژی در یک مولکول آلی بود.

شواهدی دال بر فعالیتهای موجودات فتوسنتز کننده در صخره های مربوط به 3.4 میلیارد سال پیش، یعنی در حدود ۱۰۰ میلیون سال پس از اولین شواهد فسیلی حاکی از وجود حیات در روی کره زمین به دست آمده است.

البته ما تقریبا مطمئن هستیم که هم حیات و هم موجودات فتوسنتز کننده در زمانهای قدیمی تری از آنچه شواهد پیشنهاد می کنند، ایجاد شده اند. به علاوه، به نظر می رسد که هیچ شکی وجود ندارد که هتروتروفها قبل از اتوتروفها تکامل پیدا کرده اند. با ظهور موجودات اتوتروف،جریان انرژی در بیوسفرBiosphere) ) یعنی جهان زنده و محیط پیرامونی آن به شکل امروزی آن تبدیل شد: انرژی نورانی خورشید از کانال موجودات اتوتروف فتوسنتز کننده به تمامی اشکال حیات منتقل شد.

مقدمات گیاه شناسی

"آنچه موجب حیات در روی کره زمین می شود، وقوع جریان کوچکی است که به واسطه تابش آفتاب انجام میشود. این بخشی از نوشته Albert Szent – Gyorgyi برنده جایزه نوبل است.

با بیان این جمله ساده، وی یکی از بزرگترین شگفتی های تکامل، یعنی فتوسنتز را معرفی نموده است.

طی فرآیند فتوسنتز، انرژی نورانی خورشید به دام افتاده و منجر به تولید قندها می شود که تمامی اشکال حیات بر روی کره زمین که شامل انسان نیز می شود، به این ترکیبات وابسته هستند.

همچنین طی این فرآیند، اکسیژن به عنوان ترکیب ضروری جهت بقای حیات، به عنوان یکی از فرآورده های جانبی تولید می شود.

"جریان کوچک" هنگامی آغاز می گردد که نور با برخورد به یک مولکول کلروفیل منجر به انتقال یکی از الکترونهای موجود در کلروفیل به تراز بالاتری از انرژی می شود. این الکترون "برانگیخته"، به نوبه خود، با آغاز جریانی از الکترونها نهایتا منجر به تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی شیمیایی موجود در مولکولهای قندی می شود.

به عنوان مثال، برخورد نور به برگهای نیلوفر آبی که در تصویر بالا نمایش داده شده است، اولین مرحله در تولید مولکولهایی است که منجر به تشکیل گل، دانه های گرده، همچنین برگها و ساقه و تمامی اجزای مولکولی دخیل در رشد و تکوین می شوند.

انواع محدودی از موجودات زنده (گیاهان، جلبکها و آرکی باتری ها دارای کلروفیل هستند که جهت انجام فتوسنتز، ضروری است. با به دام افتادن انرژی نورانی به شکل شیمیایی، این نوع انرژی به صورت منبع انرژی قابل بهره برداری توسط تمامی انواع موجودات زنده مورد استفاده قرار می گیرد.

انسان وابستگی کاملی به فتوسنتز دارد، فرآیندی که گیاهان سازگاری ظریفی جهت انجام آن کسب نموده اند.

واژه گیاه شناسی یا "Botany" از کلمه یونانی botane به معنای "گیاه" و فعل boskein به معنای تغذیه کردن" گرفته شده است.

گیاهان تنها به عنوان منبع غذایی مطرح نبوده و بسیاری از نیازهای انسان را تأمین می نمایند.

به عنوان مثال، گیاهان در تأمین الیاف مورد نیاز جهت تولید پوشاک؛ چوب مورد نیاز در تولید مبلمان، پناهگاه یاسوخت؛ کاغذ (مثل صفحات کاغذی که در حال مطالعه این مطالب هستید)؛

تأمین ادویه جات، دارو و همچنین اکسیژن مورد نیاز جهت تنقس دخیل هستند.

انسان وابستگی کاملی به گیاهان دارد. همچنین گیاهان نقش بسزایی در احساسات انسان داشته و باغها، پارکها و پوششهای طبیعی تأثیر بسزایی در روحیات انسانها ایفاء می نمایند.

مطالعه گیاهان منجر به افزایش قابل توجهی در علم مانسبت به تمام اشکال حیات شده و یقینا در آینده نیز نتایج بیشتری به دست خواهد آمد.

همچنین با پیشرفت تکنیکهای مهندسی ژنتیک و سایر ابزارهای تکنولوژیکی جدید، وارد مهیج ترین دوره در تاریخ گیاه شناسی شده ایم، به طوری که با بهره گیری از این ابزارهای می توان گیاهان را طوری تغییر شکل داد که به عنوان مثال، در برابر بیماری پایدار شده، آفات گیاهی را از بین برده، تولید واکسن نموده، مواد پلاستیکی زیستی قابل تجزیه تولید کرده، مقاوم به خاک های با شوری بالا بوده، مقاومت بالایی در برابر یخ زدگی داشته و منجر به تولید مقادیر بالایی از ویتامین ها و مواد معدنی در گیاهانی همچون ذرت و برنج شوند.

انتظار می رود که با مطالعه این سلسله مطالب بتوانید به این پرسش ها پاسخ دهید:

1. چرا زیست شناسان بر این باورند که تمامی جانداران موجود در کره زمین دارای جدی مشترک هستند؟

 ۲- تفاوت اصلی بین موجودات هتروتروف و اتوتروف چیست؟ هر یک از این موجودات چه نقشی در مراحل اولیه کره زمین ایفا نموده اند؟

فتوسنتز چه اهمیتی طی تکامل داشته است؟

۴- برخی چالش های پیش روی گیاهان طی انتقال از محیط آبی به محیط خشکی چیست؟ برخی ساختارهای ایجاد شده در گیاهان جهت رفع این مشکلات را نام ببرید.

۵- بیوم چیست؟ گیاهان در یک اکوسیستم، چه وظایف اصلی بر عهده دارند؟

تاریخچۀ فارماکوگنوزی

اولین قدم برای شناخت یک مبحث جدید، مطالعۀ تاریخچه آن است. در ادامه تاریخچۀ فارماکوگنوزی را در دورههای مختلف بررسی میکنیم.

ما قبل تاریخ 

در واقع دورهای است که میدانیم وجود داشته است اما اطلاعات و مدارک زیادی از آن در دست نداریم. تنها اسناد این دوره کندهکاریها یا نقاشیها روی دیوارها و غارها ) cave paintings, rock arts ) است که اطلاعات دقیق یا عددی به ما نمیدهد، اما مدرکی است که نشان میدهد چیزی در آن زمان وجود داشته است. قدیمیترین غار نوشتهای که در رابطه با گیاهان دارویی وجود دارد، در جنوب آفریقاست که قدیمیترین تمدن بشری است. این نقاشی از گیاه Aloe ferox است )گیاه بومی منطقۀ جنوب آفریقا( که دارای گلهایی قرمز رنگ برخلاف گلهای زرد Aloe vera ا ست. در نقاشی، انسانی در حال کندن برگ این گیاه است که استفادهای درمانی از آن انجام دهد.