Rośliny potrafią mówić

Ratunku! Coś mnie gryzie! - krzyczy kukurydza, do której dobierają się gąsienice. Będziemy mogli ją usłyszeć, jeśli poznamy roślinny "język", czyli nauczymy się rozpoznawać chemiczne cząsteczki, które są wydzielane w chwilach zagrożenia. W najnowszym numerze tygodnika "PNAS" badacze z Pensylwanii donoszą o poznaniu roślinnego systemu wczesnego ostrzegania.

To kolejne osiągnięcie zmieniające nasz obraz roślin jako nieruchawych organizmów, których związki z innymi osobnikami ograniczają się do rozmnażania (a i to bez bliższego kontaktu). Tymczasem określenie, że ktoś wegetuje jak roślina, już dawno powinno być wycofane z użycia. Zieleni mieszkańcy naszej planety doskonale wiedzą, co się wokół nich dzieje, i w razie potrzeby potrafią ostrzec pobratymców, a nawet wezwać pomoc.

Drapieżniki spieszą na odsiecz

Gąsienica zjadająca liść nie wygląda na demona szybkości. Naukowcy sądzili, że reakcja roślin na atak też jest dosyć powolna. Uważali, że uruchomienie całej fabryki chemicznej zdolnej powstrzymać lub osłabić atak trwa kilka godzin. To może wystarczyć, by gąsienice całkowicie pożarły roślinę.

Jednak zespół uczonych pod kierunkiem Jamesa H. Tumlinsona odkrył, że między roślinami kukurydzy (Zea mays) istnieje specjalna szybka ścieżka do ostrzegania przed atakiem. Taki czerwony telefon pogotowia. Badając reakcję kukurydzy na objadanie jej liści przez gąsienice motyla (Spodoptera exigua) z rodziny sówkowatych (nocne motyle mające na pierwszej parze skrzydeł charakterystyczny rysunek sowy), naukowcy odkryli, że lotne związki wydzielane przez uszkodzoną roślinę (podobne do tych, które nadają zapach świeżo ściętej trawie) są sygnałem dla innych kukurydz o zbliżającej się napaści. Zaalarmowane rośliny za pomocą tych samych substancji piszą również inny chemiczny telegram: "Do drapieżników i pasożytów gąsienicy sówki kropka Przybywajcie na pole kukurydzy kropka Jest niezła wyżerka i dużo pokarmu dla waszego potomstwa". Takie sygnały potrafią odbierać owady, np. pasożytnicze błonkówki, które od razu pędzą na kukurydziane pole, by złożyć jaja w ciele sówek.

Ostrzeżone rośliny, czekając na posiłki, zbierają siły. Pozornie nic się nie zmienia, ale jeśli rzeczywiście kukurydza poczuje, że dobrała się do niej gąsienica, prawie natychmiast uruchamia tzw. geny obrony, które produkują białka powodujące, że dalszy posiłek staje się niesmaczny. Udowodniono, że związki wytwarzane przez roślinę (np. terpeny) ograniczają także ilość jaj składanych przez motyle sówek. Co bardzo ciekawe, rośliny potrafią odróżnić, czy zostały uszkodzone mechanicznie, np. sekatorem, czy przez gąsienicę. Opowiadają to swoim koleżankom, które w zależności od treści informacji szykują się na obronę lub zasklepienie ran po cięciu.

Ekonomia przede wszystkim

Czemu właściwie służą takie metody ostrzegania się roślin? Czy nie lepiej byłoby przez cały czas produkować antyowadzie chemikalia? Jednak stałe wytwarzanie substancji obronnych nie opłaca się roślinie - wymaga zbyt dużych nakładów energii. Prawdopodobnie m.in. dlatego powstał system alarmowy. Naukowcy z Pensylwanii porównują go do szczepienia - roślina zostaje wprowadzona w stan podwyższonej gotowości organizmu, który sam w sobie kosztuje ją mało energii. Ale gdy pojawi się rzeczywiste zagrożenie, reaguje bez porównania szybciej, niż organizm nieprzygotowany na możliwość ataku. Naukowcy są zdania, że jeśli ten ostrzegawczy efekt utrzymuje się dość długo, to w przyszłości będzie można pokusić się o opylanie zagrożonych pól substancją pobudzającą roślinę do walki i ściągającą odsiecz.

- Amerykańskim badaczom udało się przeanalizować skład mieszaniny związków wydzielanych przez zagrożoną kukurydzę - mówi prof. Jerzy Lipa z Instytutu Ochrony Roślin w Poznaniu. - Zidentyfikowali już pierwsze syntetyczne związki, które mają bardzo podobne działanie. A wyizolowanie pojedynczej, aktywnej substancji to pierwszy krok do zastosowań komercyjnych - uważa profesor.

Ogromną zaletą takiej metody byłoby wykorzystanie naturalnych mechanizmów działających w przyrodzie. Naukowcy nie musieliby nawet wprowadzać na pola nowych owadów (czego wymagają np. niektóre obecne metody biologicznej kontroli nad szkodnikami). Lepsza znajomość genów włączanych podczas rozmów przez "gorącą linię" może też umożliwić ulepszenie sposobów ochrony upraw. Obecnie na polach wysiewa się odmiany, które przez cały czas produkują wstawione im przez genetyków białko trujące dla gąsienic. Tymczasem naukowcy mogliby stworzyć rośliny, które wytwarzałyby toksynę tylko w liściach nadgryzanych właśnie przez owada.