Rostlinné embryo má "mozek"

Jak se semínka rostlin rozhodují, kdy vyklíčit? Ze staroegyptských hrobek i jiných archeologických nalezišť známe příklady semen spících tisíce let, která i po této době ve vhodných podmínkách začala klíčit a normálně růst. Semena mají na špičce embryonálního klíčku přichystané dvě oblasti, které produkují dva různé rostlinné hormony. Jakmile hladina "startovacího" hormonu převáží "hormon spánku", semeno se probudí a začne klíčit.

Nový botanický výzkum naznačuje, že na špičce klíčku existuje něco jako náš mozek. Nelze si ho představovat jako vrásčitou šedou kůru, nicméně funguje podobným způsobem. Přes hormonální signály. "Rostliny jsou jako my v tom smyslu, že mohou myslet a rozhodovat se jako my", říká Georg Bassel, biolog na universitě v Birminghamu, UK, spoluautor nejnovější studie na toto téma. Rozhodování v mozku probíhá v malých skupinkách specializovaných buněk. Podobně i ve spících semenech existují malinké skupinky buněk, které fungují na stejném principu jako buňky uvnitř nervového systému. Bassel tvrdí, že jednoho dne budeme moci tento poznatek využít k tomu, abychom stimulovali semena k vyklíčení ve stejný okamžik každou sezónu, nebo je naprogramovat tak, aby lépe čelily globálním klimatickým změnám.

Myšlenka, že rostliny cítí, slyší a vidí, není nová

Vědci už dokázali, že semenáčky reagují na zvuky určitých frekvencí nebo urychlí svůj růst, jakmile v blízkosti zaznamenají konkurenční rostliny. Podle studie z r. 2007 spolu rostliny také umějí komunikovat, když se k nim blíží nějaké nebezpečí. Takže idea "rozhodování" není až tak překvapivá.  V životě rostlin je klíčovým okamžikem rozhodnutí vyklíčit ve správný čas. Semena jsou jedinou možností, jak se rostliny mohou pohybovat na větší vzdálenosti nebo do příhodnějších životních podmínek. Mohou cestovat v zažívacím traktu živočichů, nebo se nechat unášet větrem. Mohou také „cestovat v čase“ - dlouhou dobu strávit v klidu a probudit se k životu v budoucnosti.

Fytohormony GA a ABA

Bassel a jeho kolegové vytvořili digitální atlas každé jednotlivé buňky v rostlinném embryu - semeni - huseníčku (Arabidopsis thaliana), drobné dvouděložné plevelné rostlinky z čeledi brukvovitých, která se používá jako modelový organismus v molekulární genetice rostlin. Zmapovali, kde vznikají a hromadí se určité fytohormony. Našli dva hormony, o nichž se ví, že hrají roli při klíčení: gibberellin (GA) a kyselinu abscisovou (ABA). Je známo, že GA (vzorec C₁₉H₂₂O₆) stimuluje růst, ovlivňuje aktivitu amylázy v semenech, čímž zprostředkovává počátek klíčení, zatímco ABA, též zvaná dormin (vzorec C₁₅H₂₀O₄), je inhibičním fytohormonem, zpomalujícím růst rostlin: připravuje rostlinu na období vegetačního klidu. Vědci přesně zmapovali, kde v semenech se hormony hromadí. Je to na samé špičce budoucího klíčku, embryonálního kořínku.

Hra na přetahovanou

Semeno se skládá přibližně z 3 000 až 4 000 buněk. Dominantní roli ve zpracování a přenosu příslušných fytohormonů hraje 25 až 40 z nich. Jedna skupina buněk produkuje GA vydávající signál "klíčit!", zatímco druhá oddělená skupina produkuje ABA, která říká "spi!" Signály se mezi oběma skupinami buněk přeposílají tam a zpět. "Je to hra na přetahovanou," říká Bassel. V základním stavu buňky produkují více ABA. Ale jakmile se vnější podmínky změní a zlepší pro vývoj semínka, produkce GA se postupně zvyšuje, až rozhodovací centrum vyhodnotí, že je lepší klíčit, než spát. Podrobné výsledky studie uveřejnil 5. 6. 2017 časopis Proceedings of the National Academy of Sciences, USA.

Je čas vstávat!

Výzkumný tým také změnil aktivitu hormonů v rostlinách a dokázal, že manipulací s úrovněmi a načasováním signalizace hormonů by bylo možné řídit a kontrolovat, kdy klíčení nastane nebo má nastat. V rostlinných semenech jsou dvě opačná centra rozhodovacího komplexu od sebe oddělená určitou vzdáleností. V mozkové kůře lidského mozku vyvolávají dvě oddělené oblasti signál "jít" nebo "nejít", čili buď podporovat rozhodnutí, nebo mu zabránit. U zvířat jsou tyto dvě oblasti oddělené od náhodných rušivých vlivů, které by mohly vyvolat v těle nesprávná rozhodnutí. V rostlinách je oddělení center "jít" a "nejít" důležité hlavně pro podnícení klíčení ve chvíli, kdy vnější teplota kolísá. Není zatím úplně jasné, proč právě kolísání teploty je důležité. Vysvětlením může být, že to pomáhá rostlině poznat, jak hluboko je v půdě. Čím je hlouběji, tím víc je chráněná před změnami teploty. Jiná možnost je, že změny teploty charakterizují změny sezón a semeno tak pozná, kdy je přechodové období.

Jsme jedné krve, ty i já

Poznávat zákonitosti informačních struktur mezi rostlinami a živočišnými mozky je fascinující. O to víc, když si uvědomíme, že se nevyvíjely ze stejných anatomických struktur. Poslední společný předek rostlin a živočichů byl jednobuněčný, řase podobný organismus, který žil před 1,6 miliardami let. Navzdory této dlouhé evoluční propasti se obě říše dopracovaly k podobným řešením, která jim umožňují reagovat na jejich životní prostředí.

"Rostliny i živočichové se evolučním procesem sjednotily na podobných konstrukcích," řekl Bassel.

Podle http://www.livescience.com/59396-plants-use-brainlike-structures.html?utm_source=ls-newsletter&utm_medium=email&utm_campaign=20170607-ls