Skąd rośliny wiedzą czym jest zima? Mają ukrytą „pamięć”, która pozwala im zakwitnąć w idealnym momencie
Większość roślin kwitnie dopiero wiosną, po długim okresie chłodu. Skąd jednak tak właściwie wiedzą, że chłód się kończy i nadszedł czas wzrostu? Naukowcy uważają, że rośliny mogą „pamiętać” zimę w swoich komórkach. Do tej pory trudno było to jednak udowodnić.
Naukowcy z Uniwersytetu w Yorku opracowali nowatorski mikroskop, który ujawnił niewidoczną do tej pory „pamięć zimy” ukrytą w komórkach roślin. Dzięki temu umieją one odpowiednio zareagować na nadejście wiosny, a my lepiej rozumiemy ten proces oraz możemy skuteczniej dbać o ogrody i uprawy.
Niezwykły mikroskop, który pozwala zajrzeć w głąb roślin
Przełomowa technologia mikroskopowa nazwana „SlimVar” działa jak ultraczuła kamera zdolna do śledzenia pojedynczych cząsteczek aż do głębokości 30 mikrometrów w korzeniach roślin. Jest to znaczące osiągnięcie, ponieważ tradycyjne mikroskopy nie są w stanie przeniknąć tak głęboko ze względu na rozpraszanie światła.
SlimVar wykorzystuje zmienny kąt padania światła i zaawansowane przetwarzanie komputerowe, by „przebić się” przez rozmycie optyczne i zobaczyć ruchy cząsteczek w czasie rzeczywistym. Dzięki tej innowacji naukowcy po raz pierwszy mogli obserwować, jak rośliny „pamiętają” na poziomie molekularnym.
„Cała naprzód – rozpocząć kwitnienie”
– Udało nam się zaobserwować dwa białka, VIN3 i VRN5, które pomagają roślinom wyłączyć gen blokujący kwitnienie. Są one swoistymi miniaturowymi „hubami pamięci”, które pozwalają roślinom zapamiętać zimę i uruchomić mechanizm kwitnienia po ustaniu mrozów – tłumaczy prof. Mark Leake z Wydziału Biologii na Uniwersytecie w Yorku.
W niskich temperaturach białka te gromadzą się w jądrze komórkowym roślin, tworząc trwałe skupiska wokół genu odpowiadającego za kwitnienie. Te skupiska nie rozpadają się nawet po ociepleniu – zamiast tego utrzymują się, chociaż nieco zmniejszają swoją objętość. Pełnią tym sposobem funkcję zapisu historii środowiska rośliny.
Czy rośliny naprawdę pamiętają zimę?
Poprzez skupiska białek VIN3 i VRN5 rośliny są w stanie „odczytać” swoje środowisko i odpowiednio na nie reagować. Otwiera to nowe możliwości badania tego, jak rośliny dostosowują się do stresów środowiskowych – np. suszy czy zmian temperatury. To szczególnie istotne w kontekście globalnych zmian klimatycznych, które zaburzają tradycyjne cykle sezonowe.
Może to wpłynąć na przyszłość rolnictwa: pomóc hodowcom stworzyć odmiany roślin o lepszej „pamięci” i bardziej przystosowane do niestabilnych warunków klimatycznych. Dzięki technologii SlimVar możliwe jest teraz także badanie molekularnych procesów w grubszych tkankach roślinnych, co wcześniej było prawie niemożliwe. Czego jeszcze nie wiemy o ich zdolnościach adaptacyjnych?
Źródło: University of York
Nasz autor
Jonasz Przybył
Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.