O INTELIGENCJI ROŚLIN R
Z archiwum Anety Słomki
ośliny nie mają mózgu i systemu nerwowego ani układu krwionośnego, a jednak od co najmniej 10 lat pojawiają się publikacje o inteligencji i neurobiologii roślin. Podawane są przykłady świadczące o tym, że rośliny „potrafią” przewidywać, zapamiętywać, uczyć się, oceniać błędy. Inteligencja roślin jest rozumiana jako plastyczność i zdolność do adaptacji do różnych warunków środowiska. Jako spektakularny przykład inteligencji roślin podaje się zachowanie roślin pasożytniczych kanianka (Cuscuta), które zanim wykorzystają inny gatunek rośliny jako gospodarza, sprawdzają jej „siły życiowe”, wczepiając się w nią ssawkami. Jeżeli okaże się, że roślina jest „słaba” – kanianka rezygnuje i szuka innego osobnika. Na kuli ziemskiej są rejony, gdzie gleba charakteryzuje się wysokimi stężeniami metali ciężkich ołowiu, cynku, kadmu, miedzi i niklu, przekraczającymi wielokrotnie przyjęte normy. Są to tzw. obszary metalonośne, których podłoże może być wzbogacone w metale naturalnie lub na skutek działalności wydobywczo-przetwórczej rud metali (antropogenicznie). Tereny te stanowią doskonały obiekt do badania adaptacji roślin do specyficznych, trudnych warunków środowiska oraz procesów mikroewolucyjnych zachodzących pod wpływem czynników biotycznych/
Aneta Słomka
Na hałdzie Bukowno k. Olkusza (2008). Od lewej Piotr Kawalec, Aneta Słomka, Elżbieta Kuta, Maria Pilarska
Viola calaminaria (żółty fiołek cynkowy), Breinigerber (Niemcy, 2007)
64
alma mater nr 158
abiotycznych. Prędkość przemian ewolucyjnych zależy od wielu czynników, między innymi od typu siedliska. Długotrwała ewolucja na terenach wzbogaconych w metale w sposób naturalny doprowadziła do wykształcenia endemicznej roślinności galmanowej i serpentynowej w Europie. Szybsze zmiany ewolucyjne zachodzą na obszarach związanych z działalnością człowieka. Jak rośliny przystosowują się do tak trudnych warunków środowiska? Jakie strategie wykształciły, aby przeżyć? Czy zmienia się ich genom, metabolizm (np. system enzymatyczny), wydajność rozmnażania generatywnego? Jakie jest pochodzenie metalofitów – endemicznych gatunków występujących wyłącznie na glebach bogatych w metale ciężkie? Aby przeżyć, rośliny występujące na glebach o wysokich stężeniach metali ciężkich wykształciły dwie podstawowe strategie: strategię unikania – czyli wytworzenie fizycznych i chemicznych barier w celu niedopuszczenia do pobierania przez system korzeniowy metali poprzez wiązanie ich w komórkach strzępek grzybów mikoryzowych, unieruchamianie za pomocą chelatorów (kwasy organiczne,
cukry proste, związki fenolowe, śluzy) wydzielanych do ryzosfery bądź wiązanie w ścianie komórkowej, oraz strategię akumulacji – czyli pobierania z gleby metali ciężkich, które następnie są transportowane i akumulowane w korzeniu lub w częściach nadziemnych. Niektóre rośliny, tzw. hiperakumulatory, gromadzą w częściach nadziemnych tak duże ilości metali ciężkich, że można z nich te metale wytapiać i uzyskiwać tak zwaną biorudę. Takie rośliny charakteryzuje wysoka tolerancja na metale, polegająca na zdolności do uruchomienia mechanizmów obronnych i detoksykacyjnych, na przykład produkcji specyficznych białek (m.in. metalotioneiny, chaperony, fitochelatyny) i związków (np. glutation) wiążących metale, syntezy enzymów eliminujących (obniżających) stres oksydacyjny (np. peroksydazy, katalazy). Problematyka ta zainteresowała prof. Romanę Czapik (1929–2008) z Zakładu Cytologii i Embriologii Roślin, która wraz z prof. Romaną Izmaiłow i dr hab. Marią Kościńską-Pająk rozpoczęły w latach 90. ubiegłego wieku studia nad wpływem abiotycznych czynników środowiska na procesy reprodukcyjne roślin. Fascynacja zdolnością roślin do szybkiej adaptacji