Πώς τα φυτά θα ξανασώσουν τον κόσμο

Ο πληθυσμός του πλανήτη αυξάνεται διαρκώς και η κλιματική αλλαγή μάς απειλεί με απρόβλεπτες συνέπειες. Ποια είναι τα δικά μας όπλα για την επιβίωση; Μελετώντας τη διαδικασία δημιουργίας των φύλλων, η ομάδα έλληνα ερευνητή αποκαλύπτει άγνωστους ως τώρα μηχανισμούς. Και δίνει ελπίδες για τη δυνατότητα προστασίας των φυτών που μας θρέφουν, προκειμένου να μην πεινάσουμε εμείς.

Τα βλέπουμε ακίνητα και αμίλητα, ριζωμένα στο χώμα και έρμαια των καιρικών συνθηκών και μας είναι δύσκολο να φανταστούμε τι συμβαίνει στις ζωές των φυτών. Ξεχνούμε δε παντελώς ότι σε αυτά χρωστούμε την ύπαρξή μας. Ναι, ναι, μη σας κάνει εντύπωση! Εξελικτικά η ύπαρξη των φυτών υπήρξε προϋπόθεση για τη δική μας ύπαρξη, ενώ στη συνέχεια τα φυτά υποστήριξαν και συνεχίζουν να υποστηρίζουν την επιβίωσή μας. Πάρτε για παράδειγμα την πράσινη επανάσταση που έλαβε χώρα στα μέσα του 20ού αιώνα. Αμφιβάλλει κανείς ότι η δημιουργία σταριού και ρυζιού με κοντύτερους βλαστούς και αυξημένη παραγωγή καρπού επέτρεψε τη σίτιση της ολοένα αυξανόμενης παγκόσμιας οικογένειας των ανθρώπων; Σήμερα, καθώς ο πληθυσμός της Γης αυξάνει εκρηκτικά, φαίνεται πως θα ξαναχρειαστούμε τη συνδρομή των σιωπηλών συντρόφων μας. Θα μπορέσουν άραγε τα φυτά να ξανακάνουν το ίδιο θαύμα; Τα τελευταία επιστημονικά δεδομένα δείχνουν πως ναι, το θαύμα μπορεί να ξανασυμβεί. Μόνο που αυτή τη φορά μάλλον θα προκύψει από τα φύλλα και όχι τους βλαστούς των φυτών.

Ακόμη και αν δεν έχει κανείς το παραμικρό ενδιαφέρον για τα φυτά, πιθανότατα έχει προσέξει ότι τα φύλλα τους εμφανίζουν μεγάλη ποικιλομορφία. Φανταστείτε τις βελόνες των πεύκων, τα φύλλα του πλάτανου, τα φύλλα της ελιάς ή της δάφνης, τα φύλλα του σπανακιού, του σέλινου, της φτέρης... Η εξελικτική ανάγκη που γέννησε τα διάφορα σχέδια στα φύλλα των φυτών είναι μάλλον προφανής: διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες ασκούν διαφορετικές πιέσεις στα φυτά τα οποία ανταποκρίνονται προσαρμόζοντας το σχήμα των φύλλων τους (και φυσικά όχι μόνο αυτό). Είναι λοιπόν αναμενόμενο ότι τα φύλλα των φυτών που είναι αναγκασμένα να μεγαλώνουν στη σκιά υψηλότερων συντρόφων τους στα τροπικά δάση, θα έχουν σχήμα ικανό να εκμεταλλευτεί το λιγοστό φως που δέχονται. Ομοίως, αναμενόμενες είναι οι προσαρμογές των παχύφυτων που αναπτύσσονται σε ερήμους κ.ο.κ.

Πώς όμως δημιουργούνται τα διαφορετικά σχήματα φύλλων; Μην υποτιμήσετε αυτό το ερώτημα! Η απάντησή του όχι μόνο δεν είναι εύκολη, αλλά προϋποθέτει την αποκάλυψη βασικών μυστικών της ζωής. Την πρόκληση να φωτίσει κατά το δυνατόν αυτά τα μυστικά, έθεσε στον εαυτό του ο έλληνας καθηγητής Αναπτυξιακής Γενετικής των Φυτών στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης κ. Μίλτος Τσιάντης, ο οποίος εξήγησε στο «ΒΗΜΑScience» το ενδιαφέρον του για τα φυτά και το σχήμα των φύλλων τους. "Τα φύλλα ως τα στόματα που μας θρέφουν όλους".

Οι ποσότητες νερού και διοξειδίου του άνθρακα στα φύλλα των φυτών υπόκεινται σε αυστηρές ρυθμίσεις.Βασικός «τροχονόμος» των μετακινήσεών τους προς και από τα φύλλα είναι τα στόματα-δομές στις επιφάνειες των φύλλων (φωτογραφία αριστερά) που λειτουργούν ως πόροι που ανοιγοκλείνουν.Τα φυτά ανοίγουν τα στόματά τους προκειμένου να μειώσουν τη θερμοκρασία τους μέσω της αποβολής νερού και κλείνουν τα στόματα προκειμένου να συγκρατήσουν το νερό που τους χρειάζεται.Ετσι,ο έλεγχος του ανοίγματος και τους κλεισίματος των στομάτων είναι καθοριστικής σημασίας για τη φυσιολογία του φυτού και κατ΄ επέκταση για την επιβίωσή του.

Καθώς τα ανησυχητικά σενάρια για την υπερθέρμανση του πλανήτη και τις συνέπειές της πληθαίνουν,οι επιστήμονες που ασχολούνται με τη φυσιολογία των φυτών θεωρούν ότι η μελέτη και η καλύτερη κατανόηση της λειτουργίας των στομάτων είναι ζωτικής σημασίας στην περίπτωση που χρειαστεί να επέμβουμε για να στηρίξουμε την επιβίωση των φυτών.Παραδείγματος χάριν, έχει παρατηρηθεί ότι τα φυτά μειώνουν τον αριθμό των στομάτων τους ως ανταπόκριση στις αυξημένες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα (οι οποίες πάνε «χέρι χέρι» με την υπερθέρμανση).Αλλά η μείωση του αριθμού των στομάτων μειώνει την ικανότητά τους να διατηρούν τη θερμοκρασία τους σε χαμηλά επίπεδα,πράγμα το οποίο σε ακραίες περιπτώσεις μπορεί να αποβεί μοιραίο.

Θα βρεθούμε άραγε στην ανάγκη να αυξήσουμε τεχνητά τους αριθμούς των στομάτων στα φύλλα των φυτών,προκειμένου να ενισχύσουμε την ικανότητά τους να προσαρμοστούν στην αύξηση της θερμοκρασίας; Φαίνεται πως αν συμβεί το πρώτο,πιθανότατα θα είμαστε σε θέση να κάνουμε το δεύτερο,αφού πολλά από τα μοριακά μυστικά της δημιουργίας των στομάτων έχουν ήδη αποκαλυφθεί.Πρόσφατο παράδειγμα αποτελεί η απομόνωση του γονιδίου stomagen το οποίο,σύμφωνα με άρθρο ιαπώνων επιστημόνων στην επιθεώρηση «Νature» (τεύχος 462,14 Ιαν.2010,σελ 241-244),δρα αυξάνοντας τον αριθμό των στομάτων ανά φύλλο.

Μελετώντας πώς τα φύλλα αποκτούν το τελικό σχήμα τους, μπορεί κανείς να διερευνήσει ορισμένα από τα πλέον θεμελιώδη ερωτήματα της βιολογίας. Σκεφτείτε το:από μερικά αδιαφοροποίητα κύτταρα προκύπτουν περίπλοκα όργανα και ιστοί, είτε πρόκειται για ανθρώπινα έμβρυα είτε για φύλλα δένδρων. Το ζητούμενο λοιπόν είναι να διερευνηθούν οι μηχανισμοί μέσω των οποίων καθορίζεται η τύχη των κυττάρων σε σχέση με το ευρύτερο πρόγραμμα ανάπτυξης του οργανισμού.Πρακτικά,αυτό που θελήσαμε εμείς να διερευνήσουμε είναι πού, πώς, πότε και προς ποια κατεύθυνση αυξάνουν τα κύτταρα στα φύλλα των δένδρων».

Διαβάστε το εξαιρετικά ενδιαφέρον αυτό άρθρο στο Βήμα (23.05.2010).