Rośliny „rozmawiają” ze sobą o owadach

Anna Kucher/Getty

O tym, że rośliny potrafią „mówić”, wiadomo już od kilkudziesięciu lat. Jednak to, w jaki sposób mogą się „słyszeć”, pozostawało w dużej mierze nieznane. Tak było aż do teraz. W badaniu opublikowanym 17 października w czasopiśmie „Nature Communications” naukowcy z Uniwersytetu Saitama w Japonii ujawnili, w jaki sposób rośliny odbierają sygnały komunikacyjne od swoich sąsiadów i jak mogą na nie reagować.

„Rośliny emitują szereg związków [sygnalizacyjnych] w odpowiedzi na zranienia i ataki roślinożerców” – powiedział Newsweekowi główny autor badania, Masatsugu Toyota. „Te [związki sygnalizacyjne, znane jako] lotne związki organiczne (LZO) wywołują wiele reakcji ochronnych, takich jak bezpośrednie odstraszanie roślinożerców i przyciąganie ich naturalnych wrogów. Sąsiednie nienaruszone rośliny postrzegają te LZO jako sygnały ostrzegawcze, które mają wywołać reakcje obronne lub odpowiednio przygotować je na działania nadchodzących stresorów.”

Jedna specyficzna grupa tych sygnałów LZO – zwanych substancjami lotnymi zielonych liści – jest uwalniana, gdy rośliny zostają uszkodzone mechanicznie lub zaatakowane przez owady, aby ostrzec sąsiadów o nadchodzącym zagrożeniu. Cząsteczki te są również odpowiedzialne za zapach świeżo skoszonej trawy (który jest w zasadzie zapachem krzyku roślin trawiastych). Ale w jaki sposób inne rośliny wykrywają te sygnały ostrzegawcze i reagują na nie?

Aby na własne oczy obserwować te reakcje, zespół zebrał LZO uwolnione z grupy roślin zaatakowanych przez gąsienice i przepompował je na nieuszkodzone sąsiednie rośliny. W sąsiadujących roślinach zastosowano system obrazowania fluorescencyjnego w czasie rzeczywistym. Umożliwiło to naukowcom monitorowanie wewnętrznego stężenia jonów wapnia wewnątrz komórek roślin. Wiadomo, że jony wapnia odgrywają ważną rolę w sygnalizowaniu reakcji stresowych wewnątrz roślin, dlatego można je monitorować w czasie rzeczywistym w celu wykazania transmisji reakcji rośliny na stres.

Odkryli, że te zewnętrzne sygnały są najpierw wykrywane przez komórki wyściełające maleńkie dziurki na powierzchni liścia, zwane aparatami szparkowymi, które umożliwiają przedostawanie się i odprowadzanie powietrza i wody z rośliny. „Innymi słowy, aparaty szparkowe rośliny pełnią rolę bramy („nosa”) umożliwiającej wyczucie warunków sąsiadujących” – stwierdził Toyota. „Te nowatorskie odkrycia pomagają zrozumieć mechanizmy u „mówiących” roślin.

Oprócz dostarczenia fascynującego wglądu w wewnętrzne funkcjonowanie naszego świata przyrody, wyniki te mogą utorować drogę do opracowania skuteczniejszej kontroli szkodników w rolnictwie i produkcji żywności na skalę światową.

„Pestycydy są szeroko stosowane do zwalczania szkodników na całym świecie, powodując powstawanie szkodników odpornych na leki” – stwierdził Toyota. „Być może byłoby możliwe stworzenie nowego, unoszącego się w powietrzu środka chemicznego (lotnego), który chroniłby uprawy i warzywa przed szkodnikami poprzez aktywację wewnętrznych reakcji obronnych roślin, ale nie poprzez samo zabijanie szkodników”.