Badania prowadził kierowany przez prof. Stanisława Karpińskiego z Katedry Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie.
Informacja wychodzi z liści
Badacze ustalili, że roślinne liście - cenne dla nich informacje zapisane w świetle - potrafią przekazać do innych części rośliny i je zapamiętać.
Zdolność zapamiętywania tych informacji pomaga roślinom uodpornić się na wiele różnych sezonowych chorób.
"Pamięć" po naświetleniu
"Do tej pory sądzono, że jeśli na roślinę zaświeci się silniejszym światłem to zareaguje ona zaledwie przez chwilę. Okazało się jednak, że gdy wygasimy światło, to roślina w dalszym ciągu jest aktywna" - powiedział Karpiński. Zdaniem naukowca, oznacza to, że zapamiętała informacje zapisane w świetle.
Cień nie szkodzi
Jednak, zanim takie informacje zostaną zapamiętane, muszą dotrzeć do wszystkich części rośliny. Choć zakodowaną w świetle wiadomość przede wszystkim odbierają liście lub ich części - wystawione na pełne słońce - to rośliny wypracowały system, powodujący że wkrótce wszystkie ich części są "odpowiednio poinformowane".
Jest to bardzo ważne - podkreśla badacz - bo przecież w koronach drzew, czy krzewach większość liści pozostaje w cieniu, przysłonięta innymi liśćmi. "Jeden sektor liścia, może przesłać informację do drugiego sektora liścia, ale również na całą roślinę: od koniuszka korzenia po szczyt drzewa" - opisuje Karpiński.
Uodpornienie przez światło
Do czego rośliny wykorzystują taką świetlną informacje i czym ona właściwie jest? "Odkryliśmy, że informację o natężeniu światła zawartą w fotonach roślina przetwarza na informację chemiczną, która umożliwia roślinom ochronę przed chorobami" - wyjaśnia naukowiec.
Jak tłumaczy, rośliny wykorzystują światło m.in. do ochrony przed różnymi chorobami, na które są narażone. "Światło może je zaimmunizować" - dodaje.
Dzięki działającemu w ten sposób systemowi, w sezonie, gdy świeci silne słońce, prawdopodobieństwo, że roślina zapadnie na chorobę, na którą nie jest genetycznie uodporniona, jest bardzo małe. "Rośliny mają wówczas niesamowicie podwyższony próg infekcyjności" - zaznacza Karpiński.
Odkrycie badaczy, jest tym ważniejsze, że do tej pory uważano, iż aby roślina nabrała odporności na daną chorobę, musi najpierw wystąpić czynnik chorobotwórczy, który ją uodporni.
Sygnały elektrochemiczne, podobnie jak w układzie nerwowym
W jaki sposób przebiega cały proces przekazywania i zapamiętywania informacji? "Cały czas myśleliśmy, że informacja - której źródłem jest światło - jest wysyłana w postaci hormonów i sygnałów chemicznych. Tymczasem odkryliśmy że jest wysyłana sygnałem elektrochemicznym, tak jak w naszych wiązkach nerwowych" - tłumaczy Karpiński. Dlatego system ten można porównać do ludzkiego systemu nerwowego.
Badacz tłumaczy, że komórka roślinna raz aktywowana przez słońce wywołuje całą kaskadę reakcji. "W komórkach roślin znajdują się m.in. chloroplasty, które w procesie fotosyntezy zamieniają energię słoneczną na energię chemiczną. A chloroplasty generują również ładunek elektryczny, który jest właśnie tą przekazywaną z liścia na liść informacją" - opisuje naukowiec.
Wiązki wokół nerwów liści jak neurony
"Za przekazywanie tej informacji do innych części rośliny odpowiadają tzw. komórki wiązki okołopochwowej, otaczające nerwy liści. Można je porównać do ludzkich komórek nerwowych" - mówi Karpiński. Naukowiec zwraca uwagę, że prymitywne roślinne systemy nerwowe opisywano już w 1925 roku, ale nikt dotychczas nie dostrzegł, że ten system reaguje na światło.
"Mówiąc w uproszczeniu, w całym procesie światło jest częściowo zamieniane na prąd elektryczny, czyli sygnał elektrochemiczny. To jest kompletnie nowe odkrycie" - podkreśla Karpiński.
Jak dodaje, by cały system przekazywania i zapamiętywania informacji zaistniał, roślina musi działać niczym biologiczny komputer kwantowy, który umożliwi przeliczenie absorbowanych fotonów i ich energii, a potem przeprowadzenie procesu immunizacji.
Prace badawcze zespołu Karpińskiego przeprowadzono w ramach programu "Welcome" Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. Odkrycia mogą się przyczynić do opracowania nowatorskich biotechnologicznych rozwiązań pozwalających na zwiększenie asymilacji dwutlenku węgla i produkcji tlenu. Umożliwią również poprawienie odporności roślin na niektóre choroby.
agkm,
