Unikátne video: Vedci zachytili, ako sa rastliny medzi sebou „rozprávajú“

Rastliny sú obklopené neviditeľnou „hmlou“ zvláštnych látok vo vzduchu. Tie im pomáhajú komunikovať a chrániť sa. Spomínané látky fungujú podobne ako vône – odháňajú hladné zvieratá, ktoré by ich mohli zjesť, a zároveň upozorňujú iné rastliny v okolí na možné nebezpečenstvo.

Od 80. rokov 20. storočia vedci vedeli, že rastliny majú svoje spôsoby obrany, ktoré boli nájdené už u viac ako 80 druhov rastlín. Teraz japonskí vedci použili moderné techniky na to, aby presne zistili, ako rastliny zachytávajú a reagujú na „letecké“ varovné signály.

Ako informuje portál Science Alert, doposiaľ vedci vedeli, že rastliny dokážu vysielať tieto signály, ale nebolo jasné, ako ich prijímajú.

„Konečne sme odhalili zložitý príbeh o tom, kedy, kde a ako rastliny reagujú na vzduchom prenášané ,varovné správy‘ od svojich ohrozených susedov,“ hovorí Masatsugu Toyota, molekulárny biológ z univerzity Saitama v Japonsku a hlavný autor štúdie.

Vápnikové signály

V novej štúdii uverejnenej v Nature Communications Yuri Aratani a Takuya Uemura, molekulárni biológovia z univerzity Saitama v Japonsku, spolu s ďalšími kolegami vytvorili systém, ktorý prenáša chemické zlúčeniny vypustené poškodenými alebo hmyzom napadnutými rastlinami k ich zdravým susedom. Použili fluorescenčný mikroskop, aby pozorovali, čo sa deje v rastlinách po prijatí týchto signálov.

Výskumníci dali húsenice (Spodoptera litura) na listy, ktoré odrezali z rajčiakov a Arabidopsis thaliana, čo je bežný druh buriny z rodiny horčice. Potom sledovali, ako na tieto signály nebezpečenstva reaguje druhá, nepoškodená rastlina Arabidopsis, na ktorej nebol hmyz.

Tieto rastliny neboli obyčajné – boli geneticky upravené, aby mali v bunkách špeciálny biosenzor. Tento biosenzor svietil zeleno, keď zaznamenal prítomnosť vápnikových iónov. Vápnikové signály sú dôležité pre komunikáciu aj v ľudských bunkách.

Tento tím už predtým používal podobnú techniku na sledovanie vápnikových signálov. Robili to v podobnej štúdii s rastlinami Mimosa pudica minulý rok. Tieto rastliny reagujú na dotyk rýchlym pohybom listov, aby sa vyhli predátorom.

Teraz tím skúmal, ako rastliny reagujú, keď sú vystavené letiacim chemickým zlúčeninám, ktoré rastliny vypúšťajú pár sekúnd po tom, čo sú zranené.

V tejto štúdii nešlo o prirodzené podmienky. Výskumníci skoncentrovali chemické zlúčeniny do plastovej fľaše a potom ich pomocou pumpy posielali k prijímajúcej rastline konštantnou rýchlosťou. Tento spôsob im umožnil preskúmať, aké presne zlúčeniny sa nachádzali v tejto pichľavej zmesi.

„Nozdry“ rastlín

Vo videu možno vidieť, že zdravé rastliny jasne a hlasno prijímajú signály od svojich poškodených susedov. Reagujú na to náhlymi zvýšeniami vápnikových signálov, ktoré sa šíria cez ich rozprestreté listy.

Pri analýze vzdušných zlúčenín vedci zistili, že dve špecifické zlúčeniny, Z-3-HAL a E-2-HAL, vyvolávali vápnikové signály v rastline Arabidopsis.

Tiež zistili, ktoré bunky reagovali na nebezpečenstvo ako prvé. Urobili to tak, že vytvorili rastliny Arabidopsis s fluorescenčnými senzormi len v určitých bunkách – ochranných, mezofylových alebo epidermálnych. Ochranné bunky sú fazuľovité bunky na povrchu rastliny, ktoré vytvárajú póry na „dýchanie“ CO2. Bunky mezofylu tvoria vnútornú časť listov a epidermálne bunky sú vonkajšia vrstva alebo „koža“ listov.

Keď boli rastliny Arabidopsis vystavené Z-3-HAL, ochranné bunky prvýkrát generovali vápnikové signály, čoskoro po nich nasledovali bunky mezofylu.

Navyše, keď rastliny predtým ošetrili tzv. fytohormónom, ktorý zatvára póry, zaznamenali výrazné zníženie vápnikovej signalizácie. To naznačuje, že póry fungujú ako určitý druh „nozdier“ rastliny.