Rośliny są fascynujące

Organizmy roślinne

Rośliny to fascynujące organizmy, których tajemnic nadal nie zbadaliśmy, mimo, że obcujemy z nimi na co dzień, często ich nie zauważając. Gdy myślimy o roślinach, pierwsze skojarzenie to kolor – zielony, drugie skojarzenie to organizmy samożywne, wykorzystujące słońce i dwutlenek węgla do syntezy cukrów, trzecie to tlen. Rośliny są zielone, ponieważ mają barwnik – chlorofil. Cząsteczki chlorofilu obecne w chloroplastach absorbują promieniowanie słoneczne, dzięki czemu w fotochemicznej fazie fotosyntezy dochodzi do wytwarzania energii chemicznej w postaci ATP oraz siły redukcyjnej (NADPH), podczas tej fazy do atmosfery uwalniany jest tlen. Obie cząsteczki (ATP i NADPH) są niezbędne do wiązania dwutlenku węgla w biochemicznej fazie fotosyntezy – Cyklu Calvina-Bensona.

Rośliny to wyjątkowe organizmy, przybierają ogromne rozmiary, jak sekwoje dorastające do ponad 100 m wysokości. To również niewielkie chwasty, jak np. modelowy rzodkiewnik czy jeszcze mniejsze, bo osiągające najwyżej 1 mm hydrofity z rodzaju Wolffia. Rośliny mają szczególną zdolność do różnicowania nazwaną totipotencją – każda komórka rośliny jest w stanie zregenerować cały organizm. To cecha pozwalająca na stosunkowo łatwe utrzymanie roślin w hodowlach in vitro czy rozmnażanie wegetatywne z fragmentu pędu lub liścia.

Oczywiście nie można zapominać o istnieniu roślin mięsożernych, które wzbogacają swoje menu dzięki wabieniu, chwytaniu i trawieniu zwierząt. Są też rośliny – pasożyty, które w ogóle nie fotosyntetyzują. Zatem różnorodność organizmów roślinnych jest ogromna i każdy znajdzie w tym Królestwie (Plantae) coś interesującego dla siebie.

Rola roślin

W procesie fotosyntezy do atmosfery wydzielany jest tlen. Ma to zasadnicze znaczenie, bo dzięki tej reakcji w atmosferze Ziemi aktualne stężenie tego gazu wynosi około 21% i pozwala na prawidłowe funkcjonowanie innych organizmów tlenowych, w tym nas – ludzi.

Rośliny stanowią pierwsze ogniwo w łańcuchu pokarmowym, spożywane są ich różne organy (korzenie, bulwy, liście, owoce). Udomowienie ryżu, kukurydzy czy pszenicy zapoczątkowało rewolucję neolityczną, pozwoliło człowiekowi na przejście do osiadłego trybu życia, założenie miast i stworzenie wielkich starożytnych cywilizacji. Do dziś te 3 ziarna stanowią podstawę wyżywienia ludzkości. Poza oczywistymi korzyściami jakie czerpiemy z roślin stosowanych jako pokarm, stanowią one też źródło związków biologicznie czynnych (w tym farmakologicznych), są stosowane w przemyśle włókienniczym i tekstylnym (bawełna, len), budujemy z nich domy, siedzimy na drewnianych krzesłach, rysujemy ołówkami na kartkach papieru wytwarzanych z celulozy obecnej w roślinnej ścianie komórkowej. Produkty pochodzenia roślinnego są wokół nas, chociaż nie zawsze zdajemy sobie z tego sprawę. Wybieramy je jako przyjazne i zdrowe, cieszące nasze zmysły, wprawiające w dobry nastrój.

Czy rośliny są doceniane?

W powszechnym pojęciu rośliny są tak oczywistym elementem życia człowieka, że ich nie zauważamy. Dopiero świat „Arrakis – Diuny” z ekstremalnym niedoborem wody i w zasadzie pozbawiony roślinności, uzmysławia nam jak ważną rolę pełnią te organizmy. W przestrzeni medialnej rośliny występują jako fragment krajobrazu, miły dla oka ozdobnik w postaci kompozycji kwiatowej. Paprotką, w pejoratywny sposób, nazywamy osobę wchodzącą w skład jakiegoś gremium, pozbawioną jednak możliwości rzeczywistego działania. Rośliny często stanowią tło w programach kulinarnych, rzadko kiedy są jednak centrum zainteresowania. Może poza sytuacjami, gdy pokazywane są zdegradowane środowiska, zanieczyszczone, skażone, zmienione w wyniku oddziaływania człowieka lub żywiołu. Zatem zdajemy sobie sprawę ze znaczenia roślin w sytuacjach ekstremalnych, a nie wówczas, gdy życie płynie spokojnie i niespiesznie.

W badaniach naukowych rośliny zawsze pozostają w cieniu człowieka i zwierząt, a ostatnio szczególnie w cieniu badań prowadzonych na komórkach nowotworowych. Badania z wykorzystaniem materiału roślinnego cieszą się zdecydowanie mniejszym zainteresowaniem, nawet gdy odkrycia na tych organizmach zasługują na nagrodę Nobla. Potwierdzenie wyników na komórkach zwierzęcych uzmysławia dopiero doniosłość odkrycia. Tak stało się z transpozonami, odkrytymi najpierw u kukurydzy. W powszechnej opinii badania z użyciem roślin powinny służyć przede wszystkim postępowi biologicznemu i produkcji rolniczej, a przecież badania podstawowe na komórkach roślinnych dają ogromne możliwości eksploracji materii żywej, bo nie wymagają specjalnych pozwoleń komisji bioetycznych.

Procesy biochemiczne, mechanizmy regulacyjne w komórkach roślin są w dużej mierze takie same jak w komórkach zwierzęcych, niekiedy nawet bardziej skomplikowane z uwagi na obecność chloroplastów i ściany komórkowej oraz istnienie tzw. alternatywnych szlaków. Jeden z pierwszych eksperymentów ilościowych w historii badań biologicznych był przeprowadzony z wykorzystaniem roślin. Johann van Helmont (1579-1644) przez 5 lat prowadził doświadczenie z wierzbą, aby zweryfikować, czy do wzrostu wymaga wyłącznie wody, czy „żywi” się glebą.

Czy rośliny czują?

Rośliny nie mają układu nerwowego, zatem nie czują w takim rozumieniu jak człowiek odczuwa ból. Jedzenie świeżych roślin możemy sprowadzić do mechanicznego uszkadzania żywych tkanek pewnych organów roślinnych. Roślina odbiera bodźce, w tym mechaniczne, w wyniku czego następuje zmiana potencjału błony komórkowej i stężenia wewnątrz komórkowych cząsteczek sygnałowych, co prowadzi do różnych reakcji, i oznacza, że roślina jest wrażliwa.

Czasami organy oddzielają się samoistnie od rośliny macierzystej – co obserwujemy np. u owoców, gdy tworzy się warstwa odcinająca. To naturalna strategia sprzyjająca rozsiewaniu nasion, nie ma zatem obawy, że zrywając dojrzałe jabłka, śliwki, gruszki czy pomidory sprawiamy roślinie ból.

Podobnie, konsumpcja owoców prowadzi przecież do uwolnienia z nich nasion – materiału dyspersyjnego, zapewniającego sukces rozwojowy. Pozorny brak możliwości odczuwania przez rośliny był motywem wykorzystywanym przez poetów. Kajetan Węgierski (1755-1787), w wierszu Do Rozyny pisze:

„I takich istot w naturze siła,
Którym, że czucia dar odmówiła,
Same się kochać nie będąc w stanie,
W innych przynajmniej niecą kochanie.

Dla tego strumyk szemrze w swym biegu
By amant wzdychał przy jego brzegu.
I wonne kwiaty i miękkie trawy
Są dla miłosnej stworzone sprawy.”

Czy otoczenie ma znaczenie?

Rośliny są organizmami osiadłymi, poprzez wybór strategii produkcji biomasy w wyniku przeprowadzania procesu fotosyntezy nie wykształciły zdolności do szybkiego przemieszczania się w poszukiwaniu i zdobywaniu pokarmu (chociaż trzeba pamiętać, że nie są w ogóle pozbawione zdolności do ruchu). Przyjęta przez rośliny koncepcja osiadłego życia powoduje, że muszą one wykazywać dużą plastyczność w zmieniających się warunkach środowiskowych. Innymi słowy, rośliny reagują na wiele bodźców środowiskowych. Wszystkie stresory są odbierane przez receptory, a następnie dzięki istnieniu skomplikowanych ścieżek przekazywania sygnałów zmieniają wzrost i rozwój roślin.

Rośliny mają receptory światła o różnej barwie tzw. fototropiny, reagują na bodźce mechaniczne poprzez zmianę naprężeń ściany komórkowej. W reakcji na wiatr, w komórkach indukowany jest tzw. podpis wapniowy, który zapoczątkowuje nierównomierny wzrost (wygięcie organu). Rośliny nie mają uszu, którymi mogłyby słyszeć dźwięki. Czy więc muzyka na nie wpływa? Tak. Są doniesienia wskazujące, że rośliny są zdolne do odbierania dźwięków. Chodzi tu o odbiór fal dźwiękowych, które stymulują wzrost komórek (muzyka klasyczna) lub go hamują (heavy metal). Jednak mimo wieloletnich fascynacji tym zagadnieniem nie ma dotychczas jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, czy rośliny są melomanami. Możemy spróbować testować muzyczne upodobania roślin na fikusach, trzykrotkach i zielistkach zasiedlających parapety naszych domów.

Największe zagrożenie

Największym zagrożeniem dla roślin jest oczywiście człowiek i jego poczucie władania otaczającym światem. Człowiek zmienia środowisko, likwiduje naturalne ekosystemy, niszczy bioróżnorodność. Zmiany klimatyczne wynikające z działalności człowieka wywierają niekorzystny wpływ na rośliny, głównie poprzez wzrost temperatury, długotrwałe susze lub nagłe powodzie. Działalność człowieka jest w dużej mierze destrukcyjna np. wycinanie lasów równikowych, i skierowana na krótkoterminowy zysk.

Jednak z drugiej strony coraz więcej wiemy o zbawiennym wpływie roślin na dobrostan człowieka, dzięki czemu powstają inicjatywy ochrony naturalnych środowisk, tworzenia mikrolasów, parków kieszonkowych, a także gromadzenia nasion różnych gatunków roślin w bankach nasion. To co służy roślinom, jest dobre także dla człowieka, warto byśmy o tym pamiętali. Bez roślin nie będzie nas, ale one bez nas sobie poradzą.

Zawsze aktualne są słowa piosenki Marka Grechuty (1945-2006) ze słowami Jonasza Kofty (1942-1988):

„Bluszczem ku oknom
Kwiatem w samotność
Poszumem traw
Drzewem co stoi
Uspokojeniem
Wśród tylu spraw
Pamiętajcie o ogrodach
Przecież stamtąd przyszliście
W żar epoki użyczą wam chłodu
Tylko drzewa, tylko liście
Pamiętajcie o ogrodach…. „

dr hab. Urszula Krasuska, prof. SGGW

prof. dr hab. Agnieszka Gniazdowska – przejdź do profilu naukowca w Bazie Wiedzy SGGW (otwarcie w nowej karcie)
dr Paweł Staszek – przejdź do profilu naukowca w Bazie Wiedzy SGGW (otwarcie w nowej karcie)
dr hab. Urszula Krasuska, prof. SGGW – przejdź do profilu naukowca w Bazie Wiedzy SGGW (otwarcie w nowej karcie)
Katedra Botaniki i Fizjologii Roślin
Instytut Biologii SGGW