Rastliny sa vďaka nej dozvedia, či už je ovocie na stromoch zrelé, kedy záhradník ostrihal susedný krík alebo že sadenice boli práve napadnuté parazitmi. Fajn, ale ako?
Vlastne úplne jednoducho – (za)cítia to. A niektoré majú dokonca až tak dobrý „nos“, že na základe senzorického podpisu dokážu spoľahlivo odlíšiť povedzme rajčiny od pšenice. Hoci v porovnaní s ich fenomenálnym vnímaním širokého spektra svetelných impulzov, botanický „čuch“ predsa len patrí medzi skromnejšie zmysly. Napriek tomu však dokáže byť až obdivuhodne senzitívny a schopný sprostredkúvať množstvo kľúčových informácií nevyhnutných pre prežitie rastlinného organizmu.
.plynný dozrievač
Snáď každý kulinársky fajnšmeker ovláda ten užitočný trik, keď je nečakane konfrontovaný s nezrelými jablkami alebo trebárs avokádom. Stačí ich totiž strčiť do papierového vrecka spolu so zrelými banánmi a – voilà – pôvodne tvrdé ovocie za niekoľko hodín spoľahlivo dozreje. Samozrejme, nejde o žiadnu novinku, tento „fytozázrak“ je empiricky známy už od staroveku. Zatiaľ čo napríklad Egypťania urýchľovali zrenie celých trsov ďatlí tým, že pár z nich roztlačili na kašu, takí Číňania zasa pálili vonné sviečky v miestnostiach, kde skladovali nezrelé hrušky. Dokonca ešte začiatkom minulého storočia farmári na Floride analogicky používali kerozín na urýchlenie dozrievania citrusov. Sprvoti boli presvedčení, celkom pochopiteľne, že ide o efekt vplyvu tepla vznikajúceho pri horení uhľovodíkov. Avšak na ich veľké prekvapenie, keď namiesto horákov použili elektrické ohrievače, ovocie zrazu „odmietalo“ rýchlo dozrieť! Čím to teda bolo? A čo majú vlastne spoločné ďatlová kaša, dymiace kadidlo a spálený benzín?
Odpoveď na obe otázky znie rovnako: etén (etylén). Malá, plynná a pre rastliny mimoriadne dôležitá molekula. Vysvitlo, že dymové splodiny vznikajúce pri oxidácii uhľovodíkov – či už ide o spaľovanie kerozínu, alebo tlenie vonných tyčiniek – obsahujú síce nízke, ale predsa len botanicky účinné koncentrácie základného alkénu. Len na ilustráciu: citróny reagujú na prítomnosť už jednej-jedinej molekuly eténu vo vzduchu pri súčasnom výskyte ďalších sto miliónov iných molekúl. A podobne, ako my začíname automaticky slintať pri vôni praženého karamelu, rastliny okamžite urýchlia dozrievanie svojich plodov pri „ucítení“ etylénu. Dôvodom je skutočnosť, že táto zlúčenina je univerzálnym rastlinným hormónom zodpovedným (nielen) za dozrievanie ovocia. Produkujú ho dokonca aj samotné zrejúce plody a tým sa vysvetľuje, prečo zrelé banány dokážu „presvedčiť“ ešte nezrelé jablká, aby rýchlo dozreli, keď sa ocitnú v ich blízkosti. Pomocou eténu si ovocie de facto odkomunikuje, v akom fyzickom stave sa každý jednotlivý kus práve nachádza.
Samozrejme, evolúcia nevybavila rastliny etylénovou signalizáciou pre naše kulinárne potešenie. Pravdepodobne ide o zabezpečenie synchronizácie dozrievania plodov, a to nielen v zmysle botanického jedinca, ale celej druhovej populácie na danom území. Z ekologického hľadiska to dáva zmysel, pretože pre každú rastlinu, ktorá sa rozmnožuje semenami, je to mimoriadne výhodné. Ak sa totiž zhruba v rovnakom čase naraz objaví, povedzme, na stromoch v čerešňovom sade, obrovské množstvo atraktívne sfarbeného ovocia, priláka to (nanešťastie pre záhradkára) veľké kŕdle škorcov, ktoré po skonzumovaní nezanedbateľnej časti úrody následne roznesú nestrávené semená široko ďaleko. Nuž a práve takto sa enormne zvyšujú šance rastlín na ich úspešné rozmnoženie. To však zďaleka nie je všetko. Mnohé nasvedčuje tomu, že botanický etén sa vyvinul aj ako kľúčový prostriedok adaptácie rastlín na stresujúce životné situácie, ako sú dlhotrvajúce sucho alebo útok predátorov. Nehovoriac už o tom, že tento fytohormón je obzvlášť dôležitý aj v procese starnutia rastlín, a taktiež je hlavným regulátorom opadávania listov (alebo ihličia) pred príchodom zimy.
.čuch parazita
Vnímanie plynných molekúl rastlinami však môže slúžiť aj na bizarnejšie účely. Kukučina európska (Cuscuta europaea) asi nebude bylinou, ktorú by našinec bežne pestoval. Produkuje síce malé biele kvietky, nemá však žiadne listy. Navyše ani nie je zelená, nakoľko prakticky neobsahuje chlorofyl. Čo značí, že nie je schopná fotosyntézy. Fajn, ako si potom ale zabezpečuje nevyhnutnú energiu a potrebné živiny? Nuž, nie práve etickým spôsobom: parazituje totiž na svojich rastlinných susedoch. Aby vôbec prežila, kukučina sa doslova prisaje na hostiteľa, pevne sa ovinie okolo jeho stonky, z ktorej následne vysáva životodarnú tekutinu. Čo je však úplne fascinujúce, táto parazitická liana vykazuje špecifické gastronomické preferencie a starostlivo si vyberá, ktorá z potenciálnych obetí bude jej reštauráciou. A práve „čuch“ fytoparazita hrá v jeho kulinárnej selekcii kľúčovú úlohu.
Začiatok životnej dráhy kukučiny je na nerozoznanie od mnohých iných rastlín. Jej semená normálne vyklíčia, pričom korienok sa štandardne zavŕta do zeme a opačným smerom sa výhonok derie za svetlom. Avšak na rozdiel od fotosyntetizujúcich neparazitov, mladá liana by bez hostiteľa v krátkom čase uhynula. Preto sa výhonok počas svojho rastu začína (o)hýbať do všetkých možných strán, opisujúc pri tom stále sa zväčšujúce kružnice. Účelom tohto zvláštneho pohybu je mechanicky zachytiť najbližšiu rastlinu. A hoci tie krúživé pohyby vyzerajú na pohľad náhodne, opak je pravdou. Kukučina už od prvých chvíľ „cíti“, kde sa v jej blízkosti nachádza vhodný fytoobjekt, povedzme rajčina. A práve smerom k nej sa kukučina otáča, krúti a rastie. Len čo natrafí na list paradajky, skĺzne po ňom až na hlavnú stonku a ovinie sa okolo nej. Následne do nej vystrelí svoje mikrovlákna, ktoré sa zavŕtajú do tkaniva parazitovanej rastliny a začína nimi vyciciavať sladkú šťavu nešťastnej rajčiny. Samozrejme, kontinuálny prísun živín zabezpečí liane potrebný rast, kvitnutie a celkovú prosperitu. Na rozdiel od jej hostiteľa, ktorý postupom času začína chradnúť a nezriedka aj uhynie.
Vedcom sa v časozbernom videu podarilo zachytiť celý proces parazitácie (https://www.youtube.com/watch?v=tZpjKemWalk). Pochopiteľne ich zaujímalo, akým spôsobom kukučina lokalizuje svoju obeť. Všimli si totiž, že liana nikdy nerastie smerom k prázdnemu kvetináču alebo k atrape paradajky. Naopak, neomylne sa otáčala k reálnemu hostiteľovi bez ohľadu na to, či bol umiestnený vpravo či vľavo, na svetle alebo v tieni. Jednou z hypotéz bola tým pádom aj idea, že kukučina by v skutočnosti mohla „cítiť“ vôňu rajčiny. Tak ju teda otestovali: vložili nádoby s jednotlivými rastlinami do separátnych, hermeticky uzavretých vakov, ktoré následne spojili plastovou hadičkou, umožňujúcou voľné prúdenie vzduchu medzi nimi. A výsledok? Izolovaná kukučina sa vždy ťahala smerom k otvoru, ktorý ju spájal s rajčinou. To bol silný dôkaz na podporu tvrdenia, že parazit naozaj deteguje hostiteľov odor a vie naň adekvátne reagovať.
Definitívne potvrdenie však prišlo až po tom, ako sa vedcom podarilo vytvoriť inkriminovaný rajčinový parfum v laboratóriu. Extrakt získaný z povrchových tkanív hlavnej stonky následne naniesli na vatové tyčinky, ktoré zapichli do prázdnych kvetináčov umiestnených v blízkosti kukučiny. Kontrolnou skupinou boli rovnaké tyčinky, avšak obsahujúce len čisté rozpúšťadlo použité na pôvodnú extrakciu hostiteľovej arómy. Nuž a predpoklady sa naplnili: vata nasiaknutá rajčinovou vôňou úplne stačila na to, aby sa prekabátená kukučina ťahala k nej v „domnení“, že ju tam čakajú lukulské hody. Na rozdiel od nevoňavých tyčiniek, ktoré – pochopiteľne – totálne odignorovala. Vedci však zašli ešte ďalej a testovali aj kulinárne preferencie kukučiny, ktorej ponúkli na výber medzi rajčinami a pšenicou. A to tak, že nádobu s fytoparazitom umiestnili presne do stredu vzdialenosti medzi kvetináčmi s oboma potenciálnymi hostiteľmi. Napriek chemicky podobným parfumom, kukučina si vyberala zásadne ľuľkovité menu a obilninou vždy pohrdla. Prečo?
Ako mnohé iné rastliny, aj rajčiny a pšenica produkujú voňavý -myrcén, jeden z najdôležitejších prírodných terpénov. Keďže tento uhľovodík je pre kukučinu sám osebe atraktívny, každá bylina v jej blízkosti sa vďaka nemu stáva potenciálnou obeťou. Avšak zloženie rajčinového parfumu sa od toho pšeničného líši v tom, že obsahuje dve kľúčové molekuly navyše, ktoré sú pre túto parazitickú lianu priam neodolateľné. (Ide o cyklické terpény α-pinén a β-felandrén). Zároveň pšenica v porovnaní s rajčinou nielenže vylučuje menej kukučinovo-príťažlivých vonných zlúčenín, ale ešte k tomu produkuje aj jednu špeciálnu molekulu, ktorá parazitovi príliš nevonia. (Ide o (Z)-3-hexenylacetát zo skupiny esterov mononenasýtených mastných kyselín). Pričom repelentný efekt tejto zlúčeniny je o málinko silnejší, než je atraktívnou vôňa všadeprítomného myrcénu. Nuž a toto bude asi dôvod, prečo fytoparazit radšej hoduje na široko-ďaleko jedinej paradajke, než by pohodlne vyciciaval celý lán obilia. Teda za predpokladu, že má na výber. Ak tomu ale tak nie je, pšenica môže mať zrazu vážny problém...
.autor je chemik.
Vlastne úplne jednoducho – (za)cítia to. A niektoré majú dokonca až tak dobrý „nos“, že na základe senzorického podpisu dokážu spoľahlivo odlíšiť povedzme rajčiny od pšenice. Hoci v porovnaní s ich fenomenálnym vnímaním širokého spektra svetelných impulzov, botanický „čuch“ predsa len patrí medzi skromnejšie zmysly. Napriek tomu však dokáže byť až obdivuhodne senzitívny a schopný sprostredkúvať množstvo kľúčových informácií nevyhnutných pre prežitie rastlinného organizmu.
.plynný dozrievač
Snáď každý kulinársky fajnšmeker ovláda ten užitočný trik, keď je nečakane konfrontovaný s nezrelými jablkami alebo trebárs avokádom. Stačí ich totiž strčiť do papierového vrecka spolu so zrelými banánmi a – voilà – pôvodne tvrdé ovocie za niekoľko hodín spoľahlivo dozreje. Samozrejme, nejde o žiadnu novinku, tento „fytozázrak“ je empiricky známy už od staroveku. Zatiaľ čo napríklad Egypťania urýchľovali zrenie celých trsov ďatlí tým, že pár z nich roztlačili na kašu, takí Číňania zasa pálili vonné sviečky v miestnostiach, kde skladovali nezrelé hrušky. Dokonca ešte začiatkom minulého storočia farmári na Floride analogicky používali kerozín na urýchlenie dozrievania citrusov. Sprvoti boli presvedčení, celkom pochopiteľne, že ide o efekt vplyvu tepla vznikajúceho pri horení uhľovodíkov. Avšak na ich veľké prekvapenie, keď namiesto horákov použili elektrické ohrievače, ovocie zrazu „odmietalo“ rýchlo dozrieť! Čím to teda bolo? A čo majú vlastne spoločné ďatlová kaša, dymiace kadidlo a spálený benzín?
Odpoveď na obe otázky znie rovnako: etén (etylén). Malá, plynná a pre rastliny mimoriadne dôležitá molekula. Vysvitlo, že dymové splodiny vznikajúce pri oxidácii uhľovodíkov – či už ide o spaľovanie kerozínu, alebo tlenie vonných tyčiniek – obsahujú síce nízke, ale predsa len botanicky účinné koncentrácie základného alkénu. Len na ilustráciu: citróny reagujú na prítomnosť už jednej-jedinej molekuly eténu vo vzduchu pri súčasnom výskyte ďalších sto miliónov iných molekúl. A podobne, ako my začíname automaticky slintať pri vôni praženého karamelu, rastliny okamžite urýchlia dozrievanie svojich plodov pri „ucítení“ etylénu. Dôvodom je skutočnosť, že táto zlúčenina je univerzálnym rastlinným hormónom zodpovedným (nielen) za dozrievanie ovocia. Produkujú ho dokonca aj samotné zrejúce plody a tým sa vysvetľuje, prečo zrelé banány dokážu „presvedčiť“ ešte nezrelé jablká, aby rýchlo dozreli, keď sa ocitnú v ich blízkosti. Pomocou eténu si ovocie de facto odkomunikuje, v akom fyzickom stave sa každý jednotlivý kus práve nachádza.
Samozrejme, evolúcia nevybavila rastliny etylénovou signalizáciou pre naše kulinárne potešenie. Pravdepodobne ide o zabezpečenie synchronizácie dozrievania plodov, a to nielen v zmysle botanického jedinca, ale celej druhovej populácie na danom území. Z ekologického hľadiska to dáva zmysel, pretože pre každú rastlinu, ktorá sa rozmnožuje semenami, je to mimoriadne výhodné. Ak sa totiž zhruba v rovnakom čase naraz objaví, povedzme, na stromoch v čerešňovom sade, obrovské množstvo atraktívne sfarbeného ovocia, priláka to (nanešťastie pre záhradkára) veľké kŕdle škorcov, ktoré po skonzumovaní nezanedbateľnej časti úrody následne roznesú nestrávené semená široko ďaleko. Nuž a práve takto sa enormne zvyšujú šance rastlín na ich úspešné rozmnoženie. To však zďaleka nie je všetko. Mnohé nasvedčuje tomu, že botanický etén sa vyvinul aj ako kľúčový prostriedok adaptácie rastlín na stresujúce životné situácie, ako sú dlhotrvajúce sucho alebo útok predátorov. Nehovoriac už o tom, že tento fytohormón je obzvlášť dôležitý aj v procese starnutia rastlín, a taktiež je hlavným regulátorom opadávania listov (alebo ihličia) pred príchodom zimy.
.čuch parazita
Vnímanie plynných molekúl rastlinami však môže slúžiť aj na bizarnejšie účely. Kukučina európska (Cuscuta europaea) asi nebude bylinou, ktorú by našinec bežne pestoval. Produkuje síce malé biele kvietky, nemá však žiadne listy. Navyše ani nie je zelená, nakoľko prakticky neobsahuje chlorofyl. Čo značí, že nie je schopná fotosyntézy. Fajn, ako si potom ale zabezpečuje nevyhnutnú energiu a potrebné živiny? Nuž, nie práve etickým spôsobom: parazituje totiž na svojich rastlinných susedoch. Aby vôbec prežila, kukučina sa doslova prisaje na hostiteľa, pevne sa ovinie okolo jeho stonky, z ktorej následne vysáva životodarnú tekutinu. Čo je však úplne fascinujúce, táto parazitická liana vykazuje špecifické gastronomické preferencie a starostlivo si vyberá, ktorá z potenciálnych obetí bude jej reštauráciou. A práve „čuch“ fytoparazita hrá v jeho kulinárnej selekcii kľúčovú úlohu.
Začiatok životnej dráhy kukučiny je na nerozoznanie od mnohých iných rastlín. Jej semená normálne vyklíčia, pričom korienok sa štandardne zavŕta do zeme a opačným smerom sa výhonok derie za svetlom. Avšak na rozdiel od fotosyntetizujúcich neparazitov, mladá liana by bez hostiteľa v krátkom čase uhynula. Preto sa výhonok počas svojho rastu začína (o)hýbať do všetkých možných strán, opisujúc pri tom stále sa zväčšujúce kružnice. Účelom tohto zvláštneho pohybu je mechanicky zachytiť najbližšiu rastlinu. A hoci tie krúživé pohyby vyzerajú na pohľad náhodne, opak je pravdou. Kukučina už od prvých chvíľ „cíti“, kde sa v jej blízkosti nachádza vhodný fytoobjekt, povedzme rajčina. A práve smerom k nej sa kukučina otáča, krúti a rastie. Len čo natrafí na list paradajky, skĺzne po ňom až na hlavnú stonku a ovinie sa okolo nej. Následne do nej vystrelí svoje mikrovlákna, ktoré sa zavŕtajú do tkaniva parazitovanej rastliny a začína nimi vyciciavať sladkú šťavu nešťastnej rajčiny. Samozrejme, kontinuálny prísun živín zabezpečí liane potrebný rast, kvitnutie a celkovú prosperitu. Na rozdiel od jej hostiteľa, ktorý postupom času začína chradnúť a nezriedka aj uhynie.
Vedcom sa v časozbernom videu podarilo zachytiť celý proces parazitácie (https://www.youtube.com/watch?v=tZpjKemWalk). Pochopiteľne ich zaujímalo, akým spôsobom kukučina lokalizuje svoju obeť. Všimli si totiž, že liana nikdy nerastie smerom k prázdnemu kvetináču alebo k atrape paradajky. Naopak, neomylne sa otáčala k reálnemu hostiteľovi bez ohľadu na to, či bol umiestnený vpravo či vľavo, na svetle alebo v tieni. Jednou z hypotéz bola tým pádom aj idea, že kukučina by v skutočnosti mohla „cítiť“ vôňu rajčiny. Tak ju teda otestovali: vložili nádoby s jednotlivými rastlinami do separátnych, hermeticky uzavretých vakov, ktoré následne spojili plastovou hadičkou, umožňujúcou voľné prúdenie vzduchu medzi nimi. A výsledok? Izolovaná kukučina sa vždy ťahala smerom k otvoru, ktorý ju spájal s rajčinou. To bol silný dôkaz na podporu tvrdenia, že parazit naozaj deteguje hostiteľov odor a vie naň adekvátne reagovať.
Definitívne potvrdenie však prišlo až po tom, ako sa vedcom podarilo vytvoriť inkriminovaný rajčinový parfum v laboratóriu. Extrakt získaný z povrchových tkanív hlavnej stonky následne naniesli na vatové tyčinky, ktoré zapichli do prázdnych kvetináčov umiestnených v blízkosti kukučiny. Kontrolnou skupinou boli rovnaké tyčinky, avšak obsahujúce len čisté rozpúšťadlo použité na pôvodnú extrakciu hostiteľovej arómy. Nuž a predpoklady sa naplnili: vata nasiaknutá rajčinovou vôňou úplne stačila na to, aby sa prekabátená kukučina ťahala k nej v „domnení“, že ju tam čakajú lukulské hody. Na rozdiel od nevoňavých tyčiniek, ktoré – pochopiteľne – totálne odignorovala. Vedci však zašli ešte ďalej a testovali aj kulinárne preferencie kukučiny, ktorej ponúkli na výber medzi rajčinami a pšenicou. A to tak, že nádobu s fytoparazitom umiestnili presne do stredu vzdialenosti medzi kvetináčmi s oboma potenciálnymi hostiteľmi. Napriek chemicky podobným parfumom, kukučina si vyberala zásadne ľuľkovité menu a obilninou vždy pohrdla. Prečo?
Ako mnohé iné rastliny, aj rajčiny a pšenica produkujú voňavý -myrcén, jeden z najdôležitejších prírodných terpénov. Keďže tento uhľovodík je pre kukučinu sám osebe atraktívny, každá bylina v jej blízkosti sa vďaka nemu stáva potenciálnou obeťou. Avšak zloženie rajčinového parfumu sa od toho pšeničného líši v tom, že obsahuje dve kľúčové molekuly navyše, ktoré sú pre túto parazitickú lianu priam neodolateľné. (Ide o cyklické terpény α-pinén a β-felandrén). Zároveň pšenica v porovnaní s rajčinou nielenže vylučuje menej kukučinovo-príťažlivých vonných zlúčenín, ale ešte k tomu produkuje aj jednu špeciálnu molekulu, ktorá parazitovi príliš nevonia. (Ide o (Z)-3-hexenylacetát zo skupiny esterov mononenasýtených mastných kyselín). Pričom repelentný efekt tejto zlúčeniny je o málinko silnejší, než je atraktívnou vôňa všadeprítomného myrcénu. Nuž a toto bude asi dôvod, prečo fytoparazit radšej hoduje na široko-ďaleko jedinej paradajke, než by pohodlne vyciciaval celý lán obilia. Teda za predpokladu, že má na výber. Ak tomu ale tak nie je, pšenica môže mať zrazu vážny problém...
.autor je chemik.
Ak ste našli chybu, napíšte na web@tyzden.sk.