Plantele strălucesc atunci când se apără de prădători [video]

Tindem să credem că plantele sunt fiinţe pasive şi fără apărare, dar, un nou studiu ştiinţific, în care a fost folosită lumina fluorescentă pentru a vizualiza semnalele de alarmă care apar în interiorul plantelor, arată cum îşi pot mobiliza acestea sistemul de apărare atunci când se simt atacate.

Faptul curios este că plantele nu au ochi, urechi, creier şi nici un sistem nervos, dar când cineva vine să le mănânce, imediat îşi dau seama. Acest lucru este dezvăluit în studiul publicat în Science şi realizat de oamenii de ştiinţă de la Universitatea din Wisconsin-Madison, Universitatea Saitama din Japonia, Masatsugu Toyota şi cercetători de la laboratorul Dr. Gilroy.

"Plantele nu sunt animale verzi, dar uneori sunt similare, în mod remarcabil, cu modul în care funcţionează animalele", spune Dr. Gilroy.

Gilroy şi colegul său, Masatsugu Toyota, care a condus cercetarea, au suspectat că un rol important l-ar avea calciul. Se ştie că ionii de calciu, care produc o sarcină electrică, îndeplinesc sarcinile de semnalizare în plante, în special ca răspuns la schimbările condiţiilor de mediu. Pentru a vedea cum se mişcă calciul în timp real, Toyota împreună cu colegii săi au realizat o bioinginerie a plantelor producând o proteină care emite fluorescenţă în jurul calciului, luminând astfel interiorul plantelor ca pe un pom de Crăciun. Utilizând microscoape avansate şi biosenzori, cercetătorii au reuşit să urmărească prezenţa şi volumul calciului ca răspuns la diferite leziuni produse de prădători cum ar fi omizi sau urechelniţe (video).

Pentru a dezvălui funcţionarea secretă a sistemului de comunicare într-o plantă aflată în pericol, au aplicat glutamatul, un neurotransmiţător important în sistemul nervos al animalelor (de exemplu creier), prin intermediul căruia se face transmiterea, modularea şi amplificarea impulsurilor nervoase în sinapse (zona de contact dintre doi neuroni). Principalii transmiţători din creier sunt glutamatul (excitator) şi GABA (inhibitor).

Într-un experiment secundar, Toyota împreună cu colegii săi au arătat că semnalizările pe distanţe lungi dispar în plantele care şi-au pierdut capacitatea de a elibera glutamat, prin intermediul a două mutaţii genetice specifice. Acest lucru sugerează că glutamatul, atunci când este eliberat în locul în care există o leziune, declanşează explozia calciului, o acţiune nedocumentată anterior în plante.

În timp ce se făceau experimente cu plante de muştar, cercetătorii au observat modul în care acestea se luminau pe măsură ce calciul se îndepărta de leziune şi se răspândea în alte frunze. Semnalul se propagă cu o viteză de un milimetru pe secundă, care este suficient de rapid pentru a ajunge la colţurile cele mai îndepărtate ale plantei în mai puţin de două minute (video).

După ce semnalul de avertizare s-a răspândit complet, frunzele au început să elibereze hormonii legaţi de apărarea împotriva posibilelor atacuri viitoare.

Plantele, pe lângă faptul că eliberează substanţe chimice care iniţiază procesul de reparare, pot elibera şi substanţe chimice dăunătoare insectelor.

Biologii Gloria K. Muday şi Heather Brown-Harding au relatat că acum cercetătorii trebuie să efectueze experimente noi pentru a demonstra că nu este glutamatul cel care se deplasează pe distanţe lungi de-a lungul plantei, ci este calciul (video).

Această descoperire este destul de surprinzătoare pentru un organism imobil, fără un sistem nervos central. Plantele nu pot fugi şi nu au dinţi sau gheare pentru a lupta, dar nici nu sunt complet lipsite de apărare aşa cum se credea.

Articol ştiinţific de referinţă: Nervous system-like signaling in plant defense

Science 14 Sep 2018:
Vol. 361, Issue 6407, pp. 1068-1069
DOI: 10.1126/science.aau9813