Zaujímavosti

Vedci ukázali, ako rastliny počujú varovania svojich susedov v reálnom čase – úchvatné zábery (+Video)

Zdá sa, že japonskí vedci sa zameriavajú na riešenie zenových hádaniek. Strom, ktorý spadne v lese, keď ho nikto nepočuje, totiž skutočne vydáva zvuk – alebo skôr vôňu.

Pri podrobnom skúmaní skrytých spôsobov komunikácie medzi rastlinami sa vedcom zo Saitamskej univerzity podarilo vizuálne zachytiť okamih, keď stresované a poranené rastliny vysielajú a prijímajú „varovné“ signály určené svojim susedom. Počas niekoľkých sekúnd po poranení uvoľnia do ovzdušia jemnú hmlu prchavých látok, čím dajú okolitým rastlinám signál na aktiváciu obranných mechanizmov.

Jav známy ako „načúvanie rastlín“ (plant eavesdropping) je vedcom známy už od začiatku 80. rokov. Rastliny poškodené ručne alebo bylinožravcami, napr. hmyzom, vylučujú prchavé organické látky (VOC), ktoré vnímajú ostatné rastliny v okolí. Vŕba (Salix sitchensis) a topole sa po zachytení VOC bránili proti bylinožravcom. Podobne reagovalo aj ďalších približne 30 druhov vrátane maslovej fazule (lima), tabaku, rajčín, paliny alebo arábkovky Thalovej.

Až donedávna sa však tento typ signálu nepodarilo zachytiť v reálnom čase – o videu ani nehovoriac. Tím pod vedením profesora Masatsugu Toyotu zo Saitamskej univerzity, vedúceho štúdie, vystavil arábkovku, rastlinu z čeľade kapustovitých, dvom druhom prchavých organických látok: (Z)-3-hexenalu a (E)-2-hexenalu. Obe látky sú šesťuhlíkové aldehydy, známe ako „prchavé látky zelených listov“ (green leaf volatiles, GLV), ktoré vydávajú prenikavú trávnatú vôňu.

Hoci išlo o laboratórne podmienky, pokus verne napodobňoval prirodzenú situáciu. Húsenice boli umiestnené do nádoby, kde sa živili listami odrezanými z paradajok, a výskumníci následne analyzovali plynný obsah nádoby. Koncentrované prchavé látky potom vzduchovým čerpadlom privádzali k cieľovým rastlinám, ktoré boli doslova „ponorené“ do tejto zmesi.

Fluorescenčné senzory zachytili stresovú reakciu, ktorú vedci poznajú z predchádzajúcich experimentov. Najmä signály iónov vápnika boli už predtým spájané s pocitom stresu nielen pri rastlinách, ale aj u ľudí. Teraz ich však bolo možné sledovať v reálnom čase – ako viditeľné varovanie adresované k okolitým rastlinám.

„Zostrojili sme zariadenie, ktoré prenáša VOC uvoľňované rastlinami poškodenými húsenicami na nepoškodené susedné rastliny, a spojili sme ho so širokouhlým fluorescenčným zobrazovacím systémom v reálnom čase,“ uviedol Toyota, molekulárny biológ a hlavný autor štúdie, v recenzovanej publikácii. „S výnimkou napadnutia hmyzom VOC uvoľnené z ručne rozdrvených listov vyvolali reakcie [iónov vápnika] v nepoškodených susedných rastlinách.“

Geneticky upravené rastliny arábkovky obsahovali fluorescenčné proteínové senzory v presne určených bunkách. Vďaka tomu mohli vedci sledovať, ako sa po listoch šíri záblesk zelenej fluorescencie. To je viditeľná vlna obrannej reakcie spustenej vystavením prchavým zlúčeninám.

Proteínové senzory boli cielené vložené do troch typov buniek: ochranných buniek prieduchov, mezofylových buniek a epidermálnych buniek, čo vedcom umožnilo zistiť, ktoré z nich reagujú ako prvé.

• Ochranné bunky sú na povrchu rastliny obličkovitého tvaru a tvoria prieduchy (stomata) – drobné póry, cez ktoré si rastlina „vymieňa vzduch“ s okolím
• Mezofylové bunky tvoria vnútorné tkanivo listu
• Epidermálne bunky sú ako „koža“ rastliny, pokrývajú jej povrch

Vedci Yuri Aratani a Takuya Uemura pozorovali pomocou fluorescenčného mikroskopu varovné signály vychádzajúce už približne minútu po vystavení nebezpečnému podnetu práve z ochranných buniek prieduchov. Mezofylové bunky reagovali až neskôr.

Ďalšie testy potvrdili, že „čuchom“ rastlín sú práve prieduchy. Ak boli rastliny vopred ošetrené abscisovou kyselinou (ABA) – rastlinným fytohormónom, prieduchy sa uzavreli a vápnikový signál sa výrazne oslabil.

„Rastliny síce nemajú nos, ale prieduchy fungujú ako brána, ktorou môžu zelené listové prchavé látky (GLV) rýchlo prenikať do medzibunkových priestorov listovej tkaniny,“ vysvetlil Toyota.

„Nakoniec sa nám podarilo rozlúštiť zložitý príbeh o tom, kedy, kde a ako rastliny reagujú na vzduchom prenášané varovné signály od ohrozených susedov,“ uviedol Toyota. „Táto neviditeľná komunikačná sieť hrá zásadnú úlohu pri ochrane susedných rastlín pred hroziacim nebezpečenstvom – a to presne vtedy, keď je to potrebné.“

Článok bol preložený z americkej edície Epoch Times

ZDIEĽAŤ ČLÁNOK