V jednom zo skleníkov botanickej záhrady v Bonne prebieha zaujímavý experiment - v drevených boxoch sú nasadené rastliny Boquila trifoliolata. Niektoré majú steny boxu oblepené papierom s vytlačenými listami iných rastlín, ďalšie sa „pozerajú“ iba na biele steny boxu. „Pozerajú“ je v tomto prípade správne slovo. Boquila v prírode dokáže napodobňovať tvarom svojich listov listy rastlín vo svojom okolí.
EXKLUZÍVNE zábery z výskumu slovenského vedca si pozrite v GALÉRII>>
František Baluška, profesor na Bonnskej univerzite, ktorý tam prišiel zo Slovenska takmer pred tridsiatimi rokmi, skúma, či môže mať táto zvláštna rastlina nejakú formu videnia. Preto používa boxy a vytlačené tvary listov. „Chceme zistiť, či robí mimikry na základe inej formy komunikácie s blízkou rastlinou alebo skutočne má niečo ako zrak a listy vidí,“ vysvetľuje.
Ako Charles Darwin
Felipe Yamashita dvakrát týždenne fotografuje a meria lístky pokusných boquíl. Je z Brazílie. Do Bonnu prišiel pred štyrmi rokmi s podporou nadácie Stiftung Zukunft jetzt! na doktorandské štúdium k Františkovi Baluškovi. „Čítal som jeho odborné články o rastlinnej komunikácii a veľmi ma to zaujímalo.“
Boquilu náhodou objavil ekológ Ernesto Gianoli pred vyše desiatimi rokmi pri ceste džungľou na juhu Čile. Všimol si, že listy zvláštnej, neznámej rastliny napodobnili tvar listov blízkej rastliny. „Ale ani on sám ju vraj už v džungli nedokáže nájsť. Akoby sa maskovala dokonca aj pred ním,“ hovorí František Baluška. Američanovi Jacobovi Whitovi sa však podarilo získať niekoľko boquíl a tri roky robil experimenty doma, tak ako kedysi Charles Darwin. Keďže na uverejnenie publikácie potreboval morfometrickú a cytologickú analýzu listov, poslal do Bonnu odrezky.
Z nich sa v botanickej záhrade Inštitútu pre biodiverzitu rastlín v spolupráci s jej riaditeľom Maximilianom Weigendom podarilo vypestovať prvé štyri rastliny. Jedna uhynula, druhú vedci z Bonnu poskytli kolegom do Florencie. Dve rastú a približne po roku neúspešných pokusov sa záhradníkovi botanickej záhrady Simonovi Momperovi podarilo rozmnožiť ich odrezkami.
Skromne sa usmeje a tvrdí, že to nebolo nič zvláštne a boquila ani nepotrebuje žiadne špeciálne zaobchádzanie, len obyčajnú pôdu a zaliať dvakrát do týždňa. No v skutočnosti dokázal niečo unikátne. Nikde inde, kde sa boquilu snažia pestovať, neboli zatiaľ úspešní. Len v Bonne majú teraz okolo sto rastliniek.
„Teória, že rastliny majú svoj spôsob videnia, je tu už viac ako sto rokov,“ vysvetľuje František Baluška. „Nevidia ako živočíchy, ale do buniek si nejakým spôsobom dokážu pretransformovať svet okolo seba. Jedna vrstva buniek funguje ako zrenička a ďalšia ako retina, na ktorej sa vytvára obraz. Ani u ľudí nie je jasné, ako sa obraz prenáša do mozgu. Aj jednobunkové organizmy vidia. Prečo by nemali vidieť rastliny? Keď nás Jacob White kontaktoval, povedal som mu, nech kúpi umelú rastlinu a skúsi, či ju boquila napodobní. Ak sa boquila mení, lebo vidí, ako vyzerá hostiteľ, napodobnila by ju. Ak sa mení, lebo hostiteľa vníma prostredníctvom chemickej komunikácie, nenapodobnila by ju, lebo umelá rastlina nevydáva žiadne rastlinné pachy. Američan pokus urobil a boquila umelú rastlinu napodobnila.
Čo sa týka mimikry, ruský profesor Nikolaj Vavilov, ktorý študoval hospodárske rastliny, zistil, že určité buriny začnú vyzerať ako rastliny, ktoré chceme pestovať. Začnú sa podobať napríklad na raž, pšenicu či jačmeň. Chcú vyzerať ako rastliny, o ktoré je záujem a nejaké zvláštne živočíchy sa o ne starajú. Tak sa burina zrejme snaží získať priazeň a starostlivosť človeka. Prečo robí mimikry boquila, však nevieme.“
Pár vedcov na svete
František Baluška skončil štúdium biológie na Univerzite Komenského v roku 1981 a pracoval v Slovenskej akadémii vied (SAV). Pôvodne pôsobil v skupine vedcov, ktorá vraj mala skúsiť zvýšiť úrodnosť poľnohospodárskych rastlín o tristo percent. No dostal sa k doktorke Miroslave Luxovej. Tá skúmala anatómiu koreňov.
Pokusy sa robili na kukurici, má robustný koreň, takže sa ľahko študuje. Pri skúmaní koreňovej špičky objavili vtedy v SAV takzvanú tranzitnú zónu medzi zónou meristému, kde sa bunky delia, a predlžovacou zónou, kde dochádza k predlžovaniu buniek a tým koreň rastie. Práve v tranzitnej zóne dochádza k neuronálnym procesom. Bunky sa tu nedelia ani nepredlžujú, čo sú náročné procesy, popri ktorých by nemali kapacitu na iné úlohy. V tranzitnej zóne sa bunky špecializujú na prijímanie a spracovanie informácií.
Koreň je pre rastlinu ako mozog pre človeka a práve táto zóna vyzerá ako mozog. Na základe prichádzajúcich informácií sa rastlina rozhoduje, ktorým smerom koreň porastie. A to je veľmi dôležité. Lebo ak chce rastlina dobre fungovať, musí koreň nájsť vodu, živiny a dať si pozor na suché miesta a toxické látky v pôde. „Tranzitnú zónu sme opísali v roku 1990. Odvtedy sme o nej publikovali možno sto článkov. No stále nie je vedeckou komunitou úplne akceptovaná.“
František Baluška patrí k neveľkej skupine vedcov, ktorí sa na svete zaoberajú rastlinnou neurobiológiou. Tvrdí, že neurotransmitery, ktoré sú v ľudskom mozgu, sú aj v rastlinných bunkách a majú aj tú istú funkciu. Uvedomuje si, že rastliny cítia, komunikujú, pravdepodobne aj vidia a vydávajú zvuk. Nie sú to len pasívne bytosti, náhodne čerpajúce živiny z pôdy. Preto bol medzi zakladajúcimi členmi Medzinárodnej spoločnosti pre neurobiológiu rastlín a je šéfredaktorom dvoch medzinárodných časopisov v tomto odbore.
Zo SAV odišiel pred rokmi na postdoktorandské štúdium do Bristolu. Študovali tam koreňové bunky novou metódou, na rezoch, nie na preparátoch roztlačených buniek s chemicky rozloženou bunkovou stenou. Tri roky tam skúmal cytoskelet, prostredníctvom ktorého rastliny vnímajú okolité prostredie. V roku 1994 získal Humboldtovo štipendium a odišiel do Bonnu. Vedie laboratórium v Inštitúte bunkovej biológie rastlín Bonnskej univerzity.
Korene v strese
Čím sú pre humánny výskum laboratórne potkany, tým je pre botanikov, rastlinných fyziológov a molekulárnych biológov Arabidopsis thaliana. Jednoročnú rastlinku už štyridsať rokov používajú na pokusné účely a bola prvou rastlinou so známym genómom. V laboratóriách ju pestujú v Petriho miskách.
„V Bonne pôsobí inštitút pre výskum vesmíru a botanici spolupracovali na výskume vplyvu gravitácie na korene rastlín. Vo vesmíre je totiž gravitácia takmer nulová. Potom sme začali študovať aj vplyv svetla. Fotoreceptory sú pri rastlinách veľmi dobre opísané. Vie sa aj, že všetkých štrnásť fotoreceptorov sa nachádza v koreňovej špičke. Načo má všetky fotoreceptory, keď je v zemi, nie je tam svetlo a podľa našich predstáv o fungovaní koreňa fotoreceptory teda nepotrebuje?“ pýta sa František Baluška. A vzápätí si odpovedá: „Možno sú naše predstavy mylné.“
So svojím tímom zistil, že ak je koreň rastliny osvetlený, jej nadzemná časť takmer nerastie. Všetku energiu smeruje do koreňa. Kým normálne je fyziologický pomer stonky oproti koreňu 1 : 1, rastliny v Petriho miskách, kde je koreň vystavený svetlu, ho majú aj 1 : 8. „Snažia sa dostať koreň do tmy. V koreni je toľko fotoreceptorov, že svetlo vnímajú tak silno, až z neho majú stres,“ vysvetľuje František Baluška. V Petriho miske na to nemá šancu. „Molekulárny výskum v Petriho miskách sa robí už štyridsať rokov. Rastlina sa však nespráva normálne, pretože je nadmerne stresovaná. Výsledky výskumov sú teda veľmi nepresné. Stačilo by tak málo - zatemniť časť Petriho misky s koreňom. Ale vedecká komunita to zatiaľ ignoruje.“
Keď vedci zatemnili vzdialenú časť Petriho misky, korene Arabidopsis thaliana boli schopné zistiť, kde sa nachádza, a rásť smerom k nej. „Priemer korienka Arabidopsis thaliana je 0,1 milimetra. Tma bola tak ďaleko, ako by bolo pre človeka až sto metrov. Ako bol korienok schopný zistiť, kde tmavá časť je? Dá sa to vysvetliť jedine tým, že vidí,“ argumentuje František Baluška.
Spolupráca, nie konkurencia
Felipe Yamashita hovorí, že odkedy rastliny študuje, uvažuje o nich inak. „Keď som sa prisťahoval do Nemecka, v obchode som videl veľmi peknú rastlinu. Bola v skúmavke, takže jej bolo vidno korene. Kúpil som si ju. Bolo zaujímavé korene pozorovať. Ale uvedomil som si, že je v strese. Korene sa chcú dostať do tmy, no sú v skúmavke a nemôžu. Rastlina dobre nerástla. Potvrdilo sa mi to aj pri štúdiu hydroponických systémov. Zistil som, že rastlinu stresujú. Väčšina ľudí vníma rastliny ako objekt. Len niekde sú a rastú. Ale ony sú inteligentnejšie, ako si myslíme. Komunikujú medzi sebou. Rovnaký druh má ,rovnakú reč‘, ale dokážu sa dorozumieť aj s inými druhmi.“
Komunikáciu medzi rastlinami skúmali vedci v Brazílii elektrofyziologickými metódami. Rastliny vylučujú aj chemické substancie a okolité rastliny ich môžu zachytiť. „Cítiš ich ako vôňu pri sekaní trávy,“ objasňuje Felipe. „Napríklad v prípade útoku a zranenia rastlina takto vylúči informáciu, že jej listy je nejaký hmyz. Ďalšia rastlina sa tak o útoku dozvie a začne sa brániť tým, že do listov produkuje viac látok nejedlých pre ten druh hmyzu.“
Do Bonnu teraz dostávajú e-maily od rôznych vedcov s prosbou, či im poskytnú rastliny boquily na výskum. Ani František, ani Felipe to nevnímajú ako konkurenčný boj. Obaja zhodne tvrdia, že vo vede nejde o konkurenciu, ale o spoluprácu, a čím viac ľudí bude rastlinu skúmať, tým lepšie. Nové informácie posunú dopredu všetkých.
„Vo vede trvá desaťročia, niekedy dokonca aj sto rokov, kým sa všeobecne akceptuje nová myšlienka,“ hovorí František. „Napríklad ešte Charles Darwin povedal, že koreňové špičky rastlín sú niečo ako mozog nižších živočíchov. Klasickí botanici to však nechceli prijať. Ich predstava bola, že rastliny sú len také poloautomaty a nie aktívne organizmy. Za posledných dvadsať rokov sa však potvrdilo veľa našich téz. Napríklad termín ,plant behavior‘, správanie rastlín, sa už bežne používa. No slovné spojenie neurobiológia rastlín sa vedeckej komunite zatiaľ až tak nepozdáva. Hoci slovo neurón má etymologický pôvod v rastlinnej bunke a znamená rastlinné vlákno.“
