Morphological and genetic variability of Vitellaria paradoxa C.F. Gaertn populations across a climate gradient in Benin (West Africa)

في المناظر الطبيعية الشاسعة والمشمسة لغرب أفريقيا، تحتل فصيلة شجرية واحدة مكانة ذات أهمية عميقة لكل من الأرض والناس الذين يعيشون هناك. فشجرة الشيا، المعروفة علمياً باسم Vitellaria paradoxa، هي عملاق طويل العمر يمكنه البقاء لأكثر من قرنين، موفرةً الغذاء والزيت والدخل لملايين البشر. وبالنسبة لعلماء الحفظ والبيئة، يمثل فهم كيفية بقاء مثل هذه الفصيلة المنتشرة في بيئات مختلفة لغزاً مركزياً. إنهم مهتمون بشكل خاص بكيفية ارتباط المظهر الجسدي للشجرة — حجم أوراقها، وطولها، ووزن خشبها — بتركيبتها الجينية. وتعد هذه العلاقة حاسمة لأنها تكشف ما إذا كانت الشجرة مجرد مستجيبة لبيئتها المباشرة أم أنها ورثت سمات محددة تساعدها على الازدهار في مناخ معين. ومع تغير المناخ وتغيير النشاط البشري للأرض، يصبح معرفة ما إذا كانت هذه الأشجار قادرة على التكيف أو ما إذا كان تنوعها الجيني يتضاءل مسأ matter ملحة من أجل مستقبل غابات المنطقة والمجتمعات التي تعتمد عليها.

لقد شرع فريق من الباحثين من بنين وسويسرا مؤخراً في حل هذا اللغز لشجرة الشيا عبر كامل نطاقها داخل جمهورية بنين. لقد سافروا من الشمال الجاف والقاحل إلى الجنوب الرطب والغابوي، مغطين الطيف الكامل للمناخات التي تنمو فيها الشجرة. كان هدفهم هو إلقاء نظرة شاملة على 188 شجرة فردية، وقياس خصائصها الفيزيائية وتحليل حمضها النووي لمعرفة كيفية ارتباطهما. ومن خلال الجمع بين القياسات الميدانية التفصيلية والاختبارات الجينية الحديثة، سعوا لفهم ما إذا كانت الأشجار في الشمال تختلف جوهرياً عن تلك الموجودة في الجنوب، أم أنها جميعاً جزء من عائلة واحدة كبيرة ومترابطة تبدو مختلفة فقط بسبب مكان عيشها.

بدأ الباحثون باختيار أشجار ناضجة من ثلاث مناطق مناخية متميزة: المنطقة السودانية الجافة في الشمال، والمنطقة السودانية الغينية الانتقالية في الوسط، والمنطقة الغينية الرطبة في الجنوب. ولكل شجرة، سجلوا طولها وعرض جذعها، كما جمعوا الأوراق بعناية لقياس طولها وعرضها وطول الساق التي تتصل بها بالفرع. كما وزنوا الأوراق المجففة وحسبوا الوزن الإجمالي للأجزاء فوق الأرض للشجرة، وهو مقياس يُعرف باسم الكتلة الحيوية. ولفهم الجانب الجيني للقصة، أخذوا عينات من الأوراق من نفس الأشجار وأرسلوها إلى مختبر في كينيا. هناك، استخدم العلماء طريقة عالية التقنية تسمى DArTseq لمسح الحمض النووي للأشجار بحثاً عن آلاف الاختلافات الدقيقة، المعروفة باسم تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة، والتي تعمل مثل بصمات جينية فريدة. وقد سمح هذا بمقارنة الشفرة الجينية لكل شجرة في الدراسة بدقة متناهية.

رسمت النتائج صورة لفصيلة مرنة جسدياً ولكنها متجانسة جينياً بشكل مثير للدهشة. وجد الباحثون أن الأشجار تغير مظهرها مع انتقالها عبر التدرج المناخي؛ حيث تميل الأشجار في الجنوب الرطب إلى امتلاك أوراق أطول وسيقان أوراق أطول مقارنة بتلك الموجودة في الشمال الجاف. كما تغير وزن الأوراق أيضاً، حيث كان أثقل قليلاً في المنطقة الوسطى قبل أن ينخفض في الجنوب. ومع ذلك، فإن كمية الخشب التي تنتجها الشجرة حكت قصة مختلفة؛ فقد كانت الأشجار في المنطقة الشمالية الجافة هي الأكثر ضخامة، بمتوسط وزن فوق الأرض بلغ 709.27 كيلوغراماً لكل شجرة، بينما كانت الأشجار في المناطق الوسطى والجنوبية أخف وزناً بشكل ملحوظ، حيث بلغ وزنها 355.42 كيلوغراماً و253.99 كيلوغراماً على التوالي. ويشير هذا إلى أن الظروف الجافة في الشمال قد تشجع الأشجار في الواقع على النمو بشكل أكبر، ربما كوسيلة لتخزين الماء أو التنافس على الضوء في السافانا المفتوحة.

عندما نظر الباحثون في الحمض النووي، اكتشفوا أنه على الرغم من هذه الاختلافات الجسدية، فإن المشهد الجيني لشجرة الشيا مسطح بشكل ملحوظ. لقد حددوا ثلاث مجموعات جينية متميزة عبر البلاد، لكن الاختلافات بين هذه المجموعات كانت ضئيلة للغاية. في الواقع، وجد أن أكثر من 98 بالمائة من التباين الجيني موجود داخل المجموعات المحلية نفسها، وليس بين المناطق المختلفة. وهذا يعني أن شجرة في الشمال تشبه جينياً شجرة في الجنوب. كما وجدت الدراسة فائضاً في الاختلاط الجيني، مع وجود تنوع داخل الأشجار أكثر مما هو متوقع إذا كانت تتكاثر فقط مع جيرانها الأقرب. ويشير هذا إلى أن حبوب اللقاح والبذور تسافر لمسافات طويلة، تحملها الحشرات والحيوانات والبشر، مما يحافظ على اختلاط المجمع الجيني عبر البلاد بأكملها.

كانت النتيجة الأكثر لفتاً للنظر هي الانفصال بين ما تبدو عليه الأشجار وما تقوله جيناتها. فبينما كانت للأشجار في المناطق المختلفة سمات جسدية متميزة، إلا أن هذه السمات لم تكن تتماشى بدقة مع المجموعات الجينية الثلاث التي وجدها الباحثون. إذ يمكن العثية شجرة ذات تركيب جيني من المجموعة "الشمالية" في الجنوب، والعكس صحيح. ويشير هذا إلى أن الاختلافات الجسدية الملحوظة تعود إلى حد كبير إلى اللدونة المظهرية (phenotypic plasticity) — وهي قدرة مخطط جيني واحد على إنتاج أشكال جسدية مختلفة اعتماداً على البيئة. فالأشجار لا تتطور بالضرورة إلى أنواع مختلفة لكل مناخ؛ بل هي تكيف شكلها ونموها مع ظروف الحرارة والمطر والتربة المحلية.

لهذه النتائج تداعيات هامة على كيفية حماية شجرة الشيا. ولأن التنوع الجيني منتشر عبر المشهد الطبيعي بأكره بدلاً من كونه مركزاً في جيوب محددة، فإن جهود الحفظ لا يمكن أن تركز فقط على بعض المجموعات المعزولة. وبدلاً من ذلك، يقترح الباحثون أن حماية هذه الفصيلة تتطلب الحفاظ على اتصال المشهد الطبيعي بحيث يمكن لحبوب اللقاح والبذور الاستمرار في السفر بحرية. وتسلط الدراسة الضوء على أن قدرة الأشجار على تغيير شكلها الجسدي هي استراتيجية بقاء رئيسية، لكنها تحذر أيضاً من أن هذه المرونة لها حدود. ومع تسارع تغير المناخ وتحول استخدام الأراضي، فإن الحفاظ على التجدد الطبيعي لهذه الأشجار في مواقعها الحالية أمر ضروري. وتخلص الدراسة إلى أن أفضل طريقة لضمان مستقبل شجرة الشيا هي حماية المجموعات المتنوعة عبر جميع المناطق المناخية، لضمان احتفاظ الفصيلة بقدرتها على التكيف مع عالم متغير.