Google Translator

enfrdeitptrues

Ostatnie komentarze

  • Maciej
    Cudownie, że można poczytać wypowiedzi ludzi o otwartych umysłach. UMYSŁ LUDZKI JEST ...

    Więcej...

     
  • .Leszek
    Proszę bardzo :-)

    Więcej...

     
  • emil
    Dziękuję :-)

    Więcej...

     
  • Monika
    Piąty element to Miłość :-)

    Więcej...

     
  • Kuba
    Piąty element to eter(pole eteru).

    Więcej...

Gościmy

Odwiedza nas 247 gości oraz 0 użytkowników.

Odsłon artykułów:
2037981

 

Rozumne życie roślin

Sławomir Zagórski 2010-07-19

 

Rośliny wcale nie są prostymi i biernymi organizmami. Nasi zieleni kuzyni mają podobnie jak my układ nerwowy, dzięki któremu potrafią zapamiętywać informacje i... myśleć

Ta publikacja wywraca do góry nogami naszą wiedzę na temat roślin. Dowodzi, że prowadzą one znacznie bardziej skomplikowane życie, niż sądziliśmy przez wiele, wiele lat. Ogromną satysfakcją jest to, że przełomowych odkryć dokonał czysto polski zespół młodych naukowców pod kierunkiem prof. Stanisława Karpińskiego z warszawskiej Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego.

Karpiński to jeden z naszych wybitnych badaczy, który spędził blisko 20 lat na Zachodzie i dzięki programowi "Wellcome" Fundacji na rzecz Nauki Polskiej wrócił niedawno do kraju i rozkręcił duży program badawczy w Warszawie. Na efekty nie trzeba było długo czekać. W najnowszym numerze "Plant Cell" - najbardziej prestiżowego pisma z zakresu biologii komórki roślin - ukazała się sążnista, 18-stronicowa praca zespołu Karpińskiego. A oto czym zajęli się Polacy.


Hormony czy elektrochemia


Około dziesięciu lat temu, a więc w czasach kiedy Karpiński pracował jeszcze w Szwecji, udało mu się odkryć, że rośliny potrafią reagować na światło w sposób systemowy. Co to oznacza? Wyobraźmy sobie rosnące drzewo, którego część liści wystawiona jest na słońce, a część pozostaje w cieniu. Otóż okazało się, że liście tego samego drzewa potrafią ze sobą "rozmawiać". W efekcie te słabiej naświetlone doskonale "wiedzą", że te od słonecznej strony otrzymały porządną dawkę światła. Wiedzą nie tylko, jakie było jego natężenie, ale także czy jest to poranek, czy zmierzch.


To był absolutny hit. Ówczesna praca opublikowana w "Science" doczekała się wielu cytowań, a Karpińskiemu otworzyła drogę do stałej profesury w Szwecji.


Zagadką było, w jaki sposób rośliny przekazują sobie informacje. Początkowo wydawało się, że za pośrednictwem tzw. rodników tlenowych i hormonów. Jednak dalsze badania sugerowały, że chodzi o szybkie sygnały elektryczne. W tym momencie trudno było nie doszukać się analogii ze zwierzęcym układem nerwowym. U zwierząt komórki porozumiewają się za pomocą sygnałów elektrochemicznych. W obrębie pojedynczej komórki nerwowej informacja przemieszcza się jak prąd elektryczny, natomiast w chwili, gdy dochodzi do synapsy (miejsca połączenia dwóch neuronów), zamienia się w impuls chemiczny.


A jak to jest u roślin?


Nerwy liścia


Najnowsze eksperymenty zespołu Karpińskiego dowodzą, że tu wszystko zaczyna się od światła. Odebrane bodźce świetlne (czyli fotony) zamieniane są w sygnały elektrofizjologiczne. Rozchodzą się one co prawda znacznie wolniej niż u zwierząt (u nas jest to ok. dwóch metrów na sekundę, u roślin nie więcej niż centymetr na sekundę), ale roślinom całkowicie to wystarcza. W końcu nie muszą one uciekać przed wrogiem.


O ile szybkość przewodzenia sygnałów jest stosunkowo niewielka, o tyle wytworzone potencjały i amplituda przemieszczającej się fali są u roślin i zwierząt bardzo podobne. Co ciekawe, profil sygnału jest zupełnie inny dla światła białego, czerwonego czy niebieskiego.


Przewodzeniem sygnałów zajmują się głównie komórki tzw. wiązek okołopochwowych. To komórki sąsiadujące z naczyniami (popularnie nazywanymi nerwami) liścia. Teraz okazuje się, że owa popularna nazwa - "nerwy" liścia - ma swoje głębsze uzasadnienie. Poprzez leżące w "nerwie" naczynia i rurki sitowe płynie woda i substancje odżywcze, a poprzez komórki wiązki przebiegają prawdziwe sygnały elektryczne.


Zupełnie jak komputer kwantowy


Jakie to ma znaczenie? Otóż po pierwsze, rośliny starają się jak najefektywniej wykorzystywać światło. To w końcu podstawa życia na Ziemi. Od wydajnej fotosyntezy zależy bowiem produkcja tlenu i jedzenia dla wszystkich innych organizmów na naszej planecie. Ale jak się okazuje, co za dużo, to niezdrowo, i nadwyżka światła roślinom szkodzi. Po pochłonięciu zbyt dużej dawki fotonów rośliny muszą się części ich pozbyć. Najnowsza praca Karpińskiego dowodzi, że informacja o wygaszaniu nadmiaru energii przenosi się z liścia do liścia również za pomocą elektrofizjologicznych sygnałów. Rośliny zliczają zaabsorbowane fotony, działając jak coś w rodzaju komputera kwantowego, a następnie ich naświetlone części przekazują informację dalej.


Uczeni wybrali do badań rzodkiewnik pospolity (Arabidopsis thaliana) - bliskiego krewniaka kapusty i rzepaku. To modelowa roślina, która od lat stanowi obiekt dociekań fizjologów i genetyków. Arabidopsis, rosnąc, tworzy rozetkę liści. Naukowcy oświetlali wyłącznie trzy z nich, a resztę trzymali w cieniu. Za pomocą cieniusieńkich elektrod odczytywali potencjały elektryczne w oświetlanych i zaciemnionych partiach rośliny.


Przy zwykłej (tj. niedużej) porcji światła oświetlone liście prowadzą fotosyntezę, jednocześnie informując te zacienione, jaką ilość fotonów dostały, na co trzeba "się nastawić", ile energii świetlnej w razie czego wygasić. I - jak się okazuje - te nieoświetlone liście "słuchają się" i "uczą".


Jeśli porcja światła rośnie ponad miarę, zacienione liście też o tym wiedzą i szykują się na niebezpieczeństwo. Co więcej, okazuje się, że każdy liść "podejmuje niezależnie decyzję", ile światła się pozbyć. Niczego się tu nie narzuca z góry, poszczególne liście wybierają własną strategię.


- A zatem rośliny nie tylko szybko przewodzą sygnały, nie tylko mają więc własny system nerwowy, ale także w pewnym sensie myślą - mówi podekscytowany prof. Karpiński



- Czy komuś z nas się o tym w ogóle śniło? - dodaje naukowiec.


Więcej światła, mniej chorób


Ale to nie koniec. Jeśli jest już układ nerwowy i coś w rodzaju myślenia, powinna być także pamięć. Ci z państwa, którzy doszli do tej części artykułu, najprawdopodobniej nie zdziwią się, gdy przeczytają, że tę roślinną pamięć również udało się odkryć.


Naukowcy już wcześniej wiedzieli, że istnieje związek między reakcją na światło a odpornością na infekcje. Zakażali rośliny bakterią Pseudomonas i powodowali, że chorowały one równie ciężko jak my, ludzie, na zapalenie płuc. Okazało się jednak, że jeśli roślinę przed zakażeniem oświetli się dawką światła, zamiast "zapalenia płuc" dostaje ona "silnego przeziębienia". A zatem światło najwyraźniej chroni przed chorobą. Najciekawsze w tym wszystkim było jednak to, że jeśli pomiędzy naświetleniem a zakażeniem Pseudomonas zrobi się 24-godzinną przerwę, rośliny dostają już tylko "lekkiego kataru". Innymi słowy są one w stanie zapamiętać informację o padającym na nie świetle. W procesy pamięci zdaniem Karpińskiego zaangażowany jest ten sam system fotoelektrofizjologicznych sygnałów, o którym mowa była w kontekście fotosyntezy i wygaszania nadmiaru światła. Przy okazji wraca tu kwestia barwy światła - rośliny inaczej reagują na światło niebieskie, inaczej na czerwone. Ma to swój biologiczny sens. W lecie, kiedy słońce jest wysoko nad horyzontem, przeważa światło niebieskie. Na jesieni, gdy słońce wisi nisko, dominuje światło czerwone. I wszystko się zgadza. W lecie rośliny narażone są na nieco inne pasożyty niż jesienią.

 

Po co roślinom pamięć

Roślinna pamięć zdaniem Karpińskiego służy nie tylko obronie przed ewentualnymi wrogami, ale także do jak najlepszego przystosowania się np. do dłuższego okresu opadów czy zachmurzenia.

Zapamiętana informacja o barwie światła wydaje się kluczowym czynnikiem zwiększającym szansę roślin na przetrwanie w wysoce zmiennym środowisku

piszą Stanisław Karpiński i Magdalena Szechyńska-Hebda w artykule przygotowywanym do druku w jednym z najbliższych numerów "Świata Nauki". "Zwarty łan lub struktura korony drzew oraz zmienna pogoda powodują, że liście roślin nie są stale i całkowicie wystawione na optymalne natężenie światła. Dlatego też szybka i efektywna wymiana informacji w ramach jednego liścia lub w różnie naświetlanych liściach tej samej rośliny zapewnia aklimatyzację całego organizmowi. (...) To niezwykle elegancki system, który specyficznie wyewoluował u roślin" - podsumowują autorzy publikacji. Praca zespołu Karpińskiego doczekała się już świetnych recenzji wydawców "Plant Cell". Ostatnio zaprezentowano jej szczegóły na kongresie w Pradze. - Słuchacze stali w przejściach i w korytarzu - chwali się Karpiński. Ponadto badania nad systemem nerwowym i pamięcią u roślin to nie tylko sztuka dla sztuki. - Mamy już dwa patenty - cieszy się naukowiec. Na koniec opowiada mi o zaplanowanych kolejnych doświadczeniach. - Ale o tym na razie cicho sza - ostrzega. - Żeby nie zapeszyć.

 

Źródło: http://wyborcza.pl/1,75476,8151919,Rozumne_zycie_roslin.html

Link do abstraktu artykułu w "The Plant Cell" oraz  całego artykułu w formacie PDF.

 

 

 

Dodaj komentarz