Rośliny "przekazują" kolejnym pokoleniom, jak przetrwać w zmieniającym się środowisku
Nie mają układu nerwowego ani pamięci, a mimo to potrafią przekazywać potomstwu własne doświadczenia, ułatwiając mu przetrwanie w zmieniających się warunkach. Genetycy zaczynają odkrywać, w jaki sposób rośliny “uczą" swoje dzieci. To ważne, bo może się okazać, że skuteczniejsze od krzyżowania roślin i szukania nowych, bardziej odpornych gatunków będzie ich hartowanie w trudniejszych klimatycznie warunkach.
Niezwykła "umiejętność" roślin
Spowodowane przez kryzys klimatyczny gwałtowne zjawiska pogodowe i postępująca zmiana temperatur stanowią ogromne wyzwanie dla roślin, które muszą w szybkim tempie adaptować się do tych zmian. Najnowsze badania opublikowane w magazynie "Trends in Plant Science" sugerują, że rośliny mogą takie informacje przekazywać kolejnemu pokoleniu.
Pewnego dnia zastanawiałem się nad tym, jak styl życia i doświadczenia danej osoby wpływają na jej komórki rozrodcze, przenosząc molekularne ślady jej życia na dzieci. Od razu pomyślałem, że u roślin musi być przekazywanych jeszcze więcej wskaźników epigenetycznych (niepochodzących wprost z genów), ponieważ są organizmami osiadłymi, które w ciągu życia są poddawane znacznie większym stresom środowiskowym niż zwierzęta
Zwierzęta dostosowują się bowiem do zmian środowiska poprzez modyfikacje zachowań albo migracje. Tymczasem rośliny są zakorzenione w jednym miejscu i to one muszą się zmienić, kiedy np. zimy stają się cieplejsze i krótsze.
Wiele roślin wymaga minimalnego okresu chłodu, aby wyregulować swój zegar biologiczny i określić czas kwitnienia. W miarę jak skraca się zimna pora roku, rośliny przystosowują się do krótszego okresu chłodu i opóźniają kwitnienie. Pozwala im to uniknąć kwitnienia w czasie, kiedy mają mniejsze szanse na rozmnożenie się.
Rośliny nie mają pamięci takiej, jak ludzie, ale mimo to w jakiś sposób zapamiętują np. że po ustąpieniu mrozów trzeba dłużej poczekać z kwitnieniem, bo mimo ocieplenia mogą nadejść przymrozki. Swoje “wspomnienia" zamiast w sieciach neuronowych przechowują w wyrafinowanych komórkowych i molekularnych sieciach sygnalizacyjnych. Naukowcy nazwali to "pamięcią somatyczną", przechowywaną w ciele rośliny. Epigenetyka zaś bada to, jak czynniki pozagenowe, czyli właśnie na przykład zmiany klimatyczne, wpływają na odczytywanie przez organizm informacji zawartych już w genach.
"Mechanizmy te pozwalają roślinom rozpoznać, że powtarza się jakaś sytuacja i szybciej zareagować" - mówi Martinelli.
Na razie naukowcy dopiero zaczynają poznawać, w jaki sposób stres środowiskowy wpływa na znaczniki epigenetyczne w DNA roślin i więcej mają na ten temat pytań niż odpowiedzi. Są jednak przekonani, że dzięki plastyczności epigenetycznej, czyli możliwości nabycia nowych, korzystnych w danym środowisku cech, wykorzystaniu innych spośród już posiadanych genów, rośliny mogą się znacznie szybciej dostosowywać do zmieniających się warunków. I mogą te nowo nabyte zdolności przekazywać kolejnym pokoleniom.
Modyfikacje epigenetyczne są dziedziczone, przyczyniając się w ten sposób do długoterminowej adaptacji gatunków roślin do zmian klimatycznych. Oznacza to, że wyzwaniom, jakie stawiają przed rolnictwem zmiany klimatyczne, można będzie sprostać wydajniej i szybciej, jeśli zamiast na zmienność genetyczną, postawimy na modyfikację epigenetyczną, stymulowaną poprzez stres środowiskowy
Innymi słowy, zamiast krzyżować odmiany i gatunki, by uzyskać bardziej odporne rośliny, być może lepiej będzie zahartować je w trudnych warunkach, dzięki czemu kolejne pokolenia będą już odporniejsze.
Zobacz również: Pamiętasz te kultowe programy z PRL? Sprawdź się w naszym quizie
