Výhonky šikovně nasměrují do miniaturní štěrbiny, aby se dostaly ke světlu. Kořenovým systémem propátrávají okolí tak dlouho, dokud nenarazí na vodu a potřebné živiny. Když je napadne škůdce, varují své „kolegyně“, a následně zahájí společně chemickou válku.
Rostliny svými schopnostmi mnohdy překvapí i biology. Ač vypadají na první pohled velmi pasivně, už proto, že je kořeny drží „přišpendlené“ na jednom místě, důmyslně se přizpůsobují okolnímu prostředí. Jsou tedy rostliny inteligentní? O odpovědi se vědci dohadují už řadu let. A nový výzkum biologů pracujících ve Spojených státech a v Kanadě dává zastáncům „zelené chytrosti“ do rukou účinnou munici.
Skrytý sociální život Vedle mě roste bráška, takže mu nechám dostatek prostoru a nebudu mu překážet svými kořeny. Soused na druhé straně ovšem není můj příbuzný, proto můžu bez výčitek proniknout do jeho teritoria a pustit se s ním do boje o místo. Tak by se dala s trochou nadsázky shrnout zjištění vědců z McMasterovy univerzity v kanadském Hamiltonu. Susan Dudleyová tam se svou studentkou Amandou Fileovou sledovala rostlinu pomořanka (Cakile edentula). Tento zástupce čeledi brukvovitých (patří do ní například i hořčice) je hojně rozšířený v Severní Americe právě v oblasti Velkých jezer, a možná i proto si ho badatelky pro svůj experiment vybraly.
Výzkumnice nasadily pomořanky vždy po čtyřech do jednoho květináče. Osm týdnů pak sledovaly, jak jednotlivé rostliny prosperují. Všímaly si počtu a rozmístění listů, délky stonků nebo mohutnosti kořenového systému. A právě při jeho „ohledání“ narazily na výrazné rozdíly. Pokud spolu v květináči vyrůstaly nepříbuzné rostliny, bujně rozvíjely kořenový systém a výrazně si konkurovaly. Snažily se opanovat co nejrozsáhlejší prostor a dostat se tak k většině dostupných živin. Vítězila zdatnější rostlina.
Když se však v květináči potkali sourozenci, chovali se k sobě mnohem ohleduplněji. Oživotně důležité zdroje se v podstatě dělili.
„Schopnost rozpoznat a upřednostňovat příbuzné je vlastní živočichům a my jsme ji jako první odhalili také u rostlin,“ okomentovala Susan Dudleyová výzkum v tiskové zprávě univerzity. Když se pomořanka chová ohleduplně k sourozencům, vlastně tak z evolučního hlediska prospívá i sobě. Příbuzní spolu sdílejí geny a jejich úspěch je podle výzkumnic i jejím úspěchem. Rostliny mezi sebou komunikují více, než jsme si ochotní připustit, domnívá se Susan Dudleyová. „Vedou skrytý sociální život,“ poznamenala bioložka pro internetové vydání časopisu Nature.
Jak ale rostlina pozná, že potkala sourozence? Susan Dudleyové a Amandě Fileové se to ve studii zveřejněné už před dvěma lety v britském časopise Biology Letters nepodařilo uspokojivě vysvětlit. Badatelky se sice domnívaly, že komunikace probíhá prostřednictvím kořenů, ale důkazy jim chyběly.
„Je možné, že rostliny používají k průzkumu okolí něco podobného, jako je imunitní systém u zvířat,“ spekuloval Ariel Novoplansky z Ben-Gurionovy univerzity v izraelském Negevu v časopise Nature. Téma mu je blízké, protože zkoumá, jak rostliny odlišují samy sebe od ostatních zástupců druhu. Nicméně dále poznamenal, že „nemá představu o mechanismu, kterým by k výměně informací mohlo docházet“.
Nyní se ovšem rozpoznávání příbuzných u rostlin konečně podařilo objasnit. Rozhodující úlohu při něm hrají chemické látky vylučované kořeny, zjistil tým vedený Harshem Baisem z Delawarské univerzity v americkém Newarku. Do studie, kterou v polovině října zveřejnilo on-line vydání časopisu Communicative and Integrative Biology, se zapojila i Susan Dudleyová.
Vědci pracovali s oblíbenou laboratorní rostlinou huseníčkem rolním (Arabidopsis thaliana). Je velmi nenáročný a svůj životní cyklus dokončí v případě potřeby i za pouhých několik týdnů. „Huseníček jsme si vybrali proto, že jde o první rostlinu s kompletně přečteným genomem. To usnadní hledání genů, které mohou hrát určitou roli při rozpoznávání sourozenců,“ vysvětlil Harsh Bais pro LN.
Aby se vědci vyhnuli laboratorně prokříženým rostlinám, které jsou téměř vždy do určité míry spřízněné, zvolili divoký huseníček. Do série experimentů se celkem zapojily více než tři tisícovky rostlin. Výzkumníci je pěstovali nejprve odděleně, v nádobce s tekutinou. Do ní se uvolňovaly látky vylučované kořenovým systémem. Ty pak vědci nechali působit na kořeny jejich sourozenců i „cizáků“. Zjistili, že chemické sloučeniny z kořenového systému nepříbuzných jedinců stimulují rostlinu k mnohem výraznější tvorbě postranních kořenů.
V kontrolním pokusu badatelé přidali do pěstebních nádob s tekutinou látku, která specificky blokuje uvolňování chemických signálů. V následném experimentu se bujné rozrůstání kořenového systému v reakci na „cizince“ nedostavilo.
Vědci také zjistili, že na chemické látky uvolněné z vlastních kořenů reagovaly rostliny podobně jako na své příbuzné.
„Porovnávání kořínků vyžadovalo velkou trpělivost. Umladého huseníčku jsou totiž často propletené, ale zároveň velmi jemné, až průhledné,“ poznamenává Meredith Biedrzyckiová z Delawerské univerzity, která poměřovala kořenový systém. Aby nedošlo k omylu, zopakovala celou studii ve své laboratoři Susan Dudleyová. A dospěla ke stejnému výsledku.
Poklidné soužití na poli „Výzkum je velmi zajímavý a přelomový. Prokázal totiž, že komunikaci a rozpoznávání mezi rostlinami zprostředkovávají látky uvolňované kořeny,“ poznamenává Viktor Žárský z Přírodovědecké fakulty UK a z Ústavu experimentální botaniky AV ČR. O vzájemném dorozumívání rostlin odborníci uvažují řadu let. „Tato studie ale přináší první důkaz o možném mechanismu rozpoznávání příbuzných a nepříbuzných rostlin uvnitř druhu,“ říká Viktor Žárský. Upozorňuje také, že další týmy začnou nyní závěry Harshe Baise a jeho kolegů ověřovat.
Ten je ovšem s dosavadními výsledky nad míru spokojen.
Pokračování na straně 31
Rostliny nadržují příbuzným
Dokončení ze strany 29
„Z projektu jsme nadšení. V budoucnu chceme najít látky, které rozpoznávání příbuzných u rostlin řídí. Rádi bychom zjistili, zda se tato schopnost dědí,“ přibližuje Harsh Bais pro LN své plány.
Zjištění kanadsko-amerického týmu mohou být cenná pro zahrádkáře i zemědělce. Často se stane, že rostliny po sesazení do společného květináče uhynou. Podle autorů studie může být na vině právě fakt, že šlo o nepříbuzné jedince a vyčerpal je vzájemný boj. Protože dnes na polích většinou najdeme monokultury geneticky identických plodin, mělo by být jejich vzájemné soužití poklidné.
A jak spolu budou vycházet příslušníci smrkové monokultury? „Pokud mají stejný genotyp a jsou tedy sourozenci, můžeme se domýšlet, že se budou snášet lépe,“ podotýká Viktor Žárský. Podle něj však zůstává otázkou, jak dalece lze závěry nového výzkumu vůbec zobecnit, a navíc ještě na dřeviny. Nezaleknou se zavíječe ani žirafy „V poslední době se objevuje stále více důkazů o tom, že spolu rostliny na dálku komunikují,“ říká Viktor Žárský. Podotýká také, že rostlina napadená škůdcem mnohdy například chemickým signálem povolá jeho přirozeného nepřítele. Zároveň dovede na hrozbu upozornit i sousedky. A i ty, ač nejsou ještě samy napadané, zahájí „chemickou válku“.
Když si třeba na kukuřici začne pochutnávat zavíječ kukuřičný, přiláká rostlina parazitické vosy. Ty nakladou vajíčka do larev zavíječe a kuřici tak ve výsledku prospějí. Důmyslně se proti napadení brání třeba i hrách setý. Joel Cuello z Arizonské univerzity v Tucsonu dráždil jeho kořeny slabým elektrickým proudem. Rostliny byly ve stresu a vytvořily 13krát víc pisatinu - látky, která slouží jako chemická ochrana proti houbám. Elektrické šoky tak zřejmě napodobovaly účinky patogenů. Podobně se během experimentu chovala i tolice druhu Medicago truncatula podobná vojtěšce. Po podráždění vyrobila 168krát víc ochranné chemické látky.
Rostliny se navíc nebojí postavit i mnohem většímu nepříteli. Když jsou africké akácie, oblíbená potrava žiraf nebo třeba antilop, nadměrně spásány, produkují tanin. Tato tříslovina je hořká a býložravcům nechutná, ve větším množství je může dokonce otrávit. Okousané rostliny navíc vyšlou odpařováním ze svého povrchu těkavý chemický signál sousedkám a ty začnou vytvářet tanin už preventivně.
***
Sourozence odhalí pomocí kořenů
Rostliny nepřestávají překvapovat svými schopnostmi. Nové výzkumy kanadských a amerických vědců naznačují, že poznají, zda mají ve své blízkosti bratra či sestru, nebo „cizince“. Když narazí na příbuzného, chovají se k němu navíc ohleduplněji.
Tým vedený Harshem Baisem z Delawarské univerzity odhalil, že rozhodující úlohu při rozpoznávání sourozenců hrají chemické látky vylučované kořeny. Vědci experimentovali s huseníčkem rolním (Arabidopsis thaliana).
Susan Dudleyová z McMasterovy univerzity studovala rostlinu pomořanku (Cakile edentula). Zjistila, že tento zástupce čeledi brukvovitých, rozšířený hlavně v oblasti Velkých jezer, umí rozpoznat příbuzné jedince a chová se k nim ohleduplněji. Neutiskuje je například svými kořeny.
Rostliny nejprve pěstovali v tekutém médiu, do něhož se uvolňovaly látky vylučované kořenovým systémem. Jejich účinkům pak badatelé vystavili další huseníčky.
