U osnovnim školama djecu se najčešće uči da biljke rastu prema svjetlosti. To se čini točnim, no u stvarnosti, geni i procesi odgovorni za rast i kretanje biljaka u njihovome okolišu nam nisu u potpunosti poznati. Vodeći znanstvenici na tome području pokušali su otkriti jedan od najvažnijih procesa u biologiji biljaka – njihovo kretanje s obzirom na svjetlost, vodu i gravitaciju – u siječanjskome izdanju časopisa American Journal of Botany.
Kretanje biljaka ili tropizam ključan je za preživljavanje biljaka od trenutka od kada biljka proklija kako bi rasporedila svoje cvjetove za oprašivače i disperziju peluda.
“To su osnovni procesi koji čine temelj čitave fiziologije biljaka i njihovoga rasta”, rekla je Sarah Wyatt, profesorica na Katedri za okoliš i biologiju biljaka na Sveučilištu u Ohiju. Biljke se prilagođavaju svojemu okolišu koristeći tropizme, tj. kretanje ovisno o svjetlosti (fototropizam), vodi (hidrotropizam) i gravitaciji (gravitropizam).
Kako bi pridonijeli najnovijim saznanjima na području tropizama, Sarah Wyatt i botaničar John Kiss sa Sveučilišta u Mississippiju uredili su specijalno izdanje časopisa i pozvali znanstvenike da napišu 24 članka kojima će pridonijeti rasvjetljavanju toga područja. (Njihov uvod dostupan je na poveznici.)
“U zadnjemu desetljeću postignut je veliki napredak u proučavanju tropizama”, komentirao je Kiss. “Ova tema bila je prilika da ujedinimo zajednicu i stavimo fokus na doista nevjerojatnu znanost koja se događa unatoč često vrlo teškim uvjetima”, dodala je Wyatt.
Istraživanje u svemiru samo je jedan od teških uvjeta u kojima znanstvenici proučavaju kako se biljke kreću. Uzgoj biljaka u svemiru postao je realnost. “Međunarodna svemirska postaja (International Space Station, ISS) sada je dovršena i očekuje se da će najkasnije 2020. godine krenuti s radom”, rekao je Kiss. Hrana i nadomještanje zraka ključne su uloge koje biljke mogu igrati u ISS-u, a letovi u svemir pomoći će znanstvenicima objasniti koje mehanizme biljke koriste kako bi rasle i kretale se s obzirom na gravitaciju.
Na Zemlji, istraživanje gravitacije i ostalih tropizama objasnit će rast i razvoj biljaka te njihovu reakciju na klimatske promjene. Osnovni mehanizmi kretanja biljaka ovisno o svjetlosti i vodi mogli bi obogatiti poljoprivredne prakse, budući da je sve manje prostora za rast uzgojenih biljaka i da su sve češće pogođene sušom.
Kretanje biljaka predmet je istraživanja znanstvenika već stoljećima. Način na koji se biljke kreću ljudima je toliko tajanstven da je krajem 18. i početkom 19. stoljeća doktor Erasmus Darwin, pradjed Charlesa Darwina, rekao da biljke imaju nekoliko mozgova koji komuniciraju s njihovim mišićima i govore im kako da rastu.
Od Erasmusa i Charlesa Darwina do modernih znanstvenika i znanstvenih metoda, istraživanje kretanja biljaka prošlo je dug put. Neka od specijalnih izdanja časopisa govore o razvoju proučavanja tropizama od najranijih pa sve do današnjih istraživanja, dok druga nastoje rasvijetliti to područje kroz nova istraživanja, novim genetskim i molekularnim alatima kako bi, primjerice, otkrili mehanizme koje biljke koriste kako bi reagirale na vodu i gravitaciju. Mnogi članci fokusiraju se na poznati model organizma u botanici, Arabidopsis thaliana. Drugi članci o gravitropizmu, pak, govore o žitaricama važnima za poljoprivredu te o vodenoj paprati, Ceratopteris richardii.
Specijalno izdanje časopisa započinje sažetim člankom o tome kako se korijeni okreću i savijaju, tj. cirkumnutaciji. Biljke penjačice, koje se omataju oko objekata tankih poput drvenih kolaca ili širokih poput debla, koriste cirkumnutaciju kako bi se popele. “Istraživanje cirkumnutacije kod biljaka vrlo je često”, istaknuo je Fernando Migliaccio s Instituta za agroekologiju i šumsku biologiju u Italiji. “Ali, kao u svakoj grani botanike, detaljno istraživanje svega što se događa ispod tla je teško, iako bi ponašanje korijenja ispod tla moglo biti ključno za razumijevanje načina na koji biljke uspijevaju preživjeti u prirodnim uvjetima.”
Time-lapse fotografija popularizirala je najpoznatiji tropizam – fototropizam ili kretanje biljaka ovisno o svjetlosti. Fototropizam zasad najbolje poznajemo, no relativno nepoznato područje vezano uz fototropizam jest utjecaj zelene svjetlosti na rast i kretanje biljaka. Tome se posvetio apsolvent Yihai Wang sa svojim mentorom Kevinom Folteom na Sveučilištu u Floridi. Svjetost postaje zelenija kada prolazi kroz biljke u blizini. Biljka koja raste u sjeni ispod drveta prima manje Sunčeve svjetlosti, ali i različite valne duljine svjetlosti koje mijenjaju uobičajeni način rasta biljke. “To se događa svakoga dana”, objašnjavaju Wang i Folta. “Biljka često svojom visinom ne može dostići ili nadrasti svojega susjeda pa se tome mora prilagoditi”. Wang i Folta trenutno istražuju kako biljne vrste koriste ekspresiju gena i fiziologiju kako bi preživjele u okolišu bogatom zelenilom.
Specijalno izdanje časopisa nastavlja s člancima o gravitropizmu. Nedavna otkrića o biljnim hormonima i bjelančevinama koje ih transportiraju ohrabrila su znanstvenike da istraže načine na koje biljke doživljavaju gravitaciju. Istraživanje provedeno za ovaj članak “započinje razjašnjavati složene odnose između regulatora rasta biljke, kao što su biljni hormoni, bjelančevine i organske mješavine”, objašnjavaju Wyatt i Kiss.
Wyatt i Kiss se nadaju kako će potaknuti mlade znanstvenike na provođenje istraživanja na polju biljnih tropizama na Zemlji i u svemiru. “Sjetite se sjemena u šalici od stiropora: korijenje raste prema dolje, biljka prema gore, a nitko ne zna kako i zašto”, rekli su Wyatt i Kiss, citirajući Fulghumovu knjigu All I Really Need to Know I Learned in Kindergarden. “Ovakva neobičnost svojstvena je i tropizmima – tropizmi potiču maštu.”
Izvor: American Journal of Botany
