Biljke nemaju vizuelne organe, pa kako onda znaju odakle dolazi svetlost? U originalnoj studiji koja kombinuje ekspertizu iz biologije i inženjeringa, tim predvođen prof. svetlosni gradijent koji je „vidljiv“ biljci. Ovi rezultati su objavljeni u časopisu Science.
Većina živih organizama (mikroorganizmi, biljke i životinje) imaju sposobnost da odrede poreklo izvora svetlosti, čak iu odsustvu organa vida koji je uporediv sa okom. Ove informacije su od neprocenjive vrednosti za orijentaciju ili optimalno pozicioniranje u okruženju.
Opažanje odakle dolazi svetlost je posebno važno za biljke, koje koriste ove informacije da pozicioniraju svoje organe, što je fenomen poznat kao fototropizam. Ovo im omogućava da uhvate više sunčevih zraka, koje zatim pretvaraju u hemijsku energiju kroz proces fotosinteze, vitalnog procesa koji je neophodan za proizvodnju skoro sve hrane koju jedemo.
Iako je fotoreceptor koji pokreće fototropizam odavno poznat, optička svojstva fotosenzitivnog biljnog tkiva do sada su ostala misterija. Multidisciplinarna studija objavljena u Science , kombinujući stručnost timova dr. Kristijan Fanhauzer (redovni profesor i direktor Centra za integrativnu genomiku Biološko-medicinskog fakulteta UNIL), dr. Andreas Schuler (šef grupe za nanotehnologiju za konverziju solarne energije u EPFL-ovoj laboratoriji za solarnu energiju i fiziku zgrada) i UNIL-ov centar za elektronsku mikroskopiju otkrili su iznenađujuću karakteristiku tkiva koja omogućava biljkama da detektuju signale usmerene svetlosti.
„Sve je počelo posmatranjem mutanta modelne vrste Arabidopsis thaliana, thale kresa, čija je stabljika bila iznenađujuće providna“, objašnjava Fankhauzer, koji je vodio istraživanje. Ove biljke nisu uspele da pravilno reaguju na svetlost. Biolog UNIL-a je tada odlučio da se pozove na veštine svog kolege Šulera iz EPFL-a, kako bi dalje uporedio specifične optičke osobine mutantnih u odnosu na uzorke divljeg tipa.
„Otkrili smo da je prirodan mlečni izgled stabljika mladih divljih biljaka u stvari bio posledica prisustva vazduha u međućelijskim kanalima koji su precizno locirani u različitim tkivima. Kod mutantnih primeraka, vazduh je zamenjen vodenom tečnošću, dajući im proziran izgled“, kaže Fankhauzer.
Ali čemu služe takvi kanali ispunjeni vazduhom? Oni omogućavaju fotoosetljivoj stabljici da uspostavi svetlosni gradijent koji biljka može da „čita“. Biljka tada može odrediti poreklo izvora svetlosti. Ova pojava je posledica različitih optičkih svojstava vazduha i vode, koji čine većinu živog tkiva.
„Tačnije, vazduh i voda imaju različite indekse prelamanja. To dovodi do raspršivanja svetlosti dok prolazi kroz sadnicu. Svi smo primetili ovaj fenomen kada smo se divili dugi“, objašnjava Martina Legris, postdoktorant u Fankhauzerovoj grupi i prvi saradnik. autor studije.
Zahvaljujući svom istraživanju, naučnici su otkrili novi mehanizam koji omogućava živim organizmima da percipiraju odakle dolazi svetlost, omogućavajući im da pozicioniraju svoje organe kao što je lišće na način koji optimizuje hvatanje svetlosti za fotosintezu. Studija je takođe pružila bolje razumevanje formiranja međućelijskih kanala ispunjenih vazduhom, koji imaju niz funkcija u biljkama, pored formiranja svetlosnih gradijenata.
Između ostalog, ovi kanali promovišu razmenu gasova i takođe omogućavaju otpor hipoksiji (smanjenju količine kiseonika) u slučaju poplave. Njihov razvoj od embrionalne faze do odraslog doba je još uvek veoma slabo shvaćen. Genetski resursi korišćeni u ovoj studiji biće korisni za bolje razumevanje formiranja i održavanja ovih intrigantnih struktura.
