Zwijaj liście, czas na obiad!

Rosiczka Drosera capensis zwija się łapiąc owada. /źródło: wiki; NoahElhardt (CC BY-SA 2.5)

Prestiżowe pismo PNAS opublikowało wczoraj interesującą pracę grupy badaczy brazylijskich i ich amerykańskich kolegów. Naukowcy opisali w niej niezwykłe zachowanie rzadkich roślin należących do rodziny babkowatych. Jeden ich niedawno opisany rodzaj, Philcoxia, reprezentują zaledwie trzy endemiczne dla Brazylii gatunki. Badacze odkryli, że są to rośliny zdolne do polowania na inne organizmy. To samo w sobie aż tak zaskakujące nie jest, gdyż znanych jest nam bardzo wiele mięsożernych roślin – za przykład niechże służą, jak zawsze, dzbanecznik i rosiczka. Zaskakujący jednak był sposób, w jaki odkryte w Ameryce Południowej rośliny polowały…

Rośliny z rodzaju Philcoxia żyją na piaszczystych sawannach górzystego Campos Rupestres, należącego do Cerrado – ekoregionu w środkowej Brazylii należącego do jej narodowego dziedzictwa. Rośliny te posiadają amikorytyczny system korzeniowy. Co to oznacza? Otóż większość roślin żyje w symbiozie z różnymi rodzajami grzybów, które obrastają ich korzenie. Grzyby pobierają od roślin produkty fotosyntezy, ponieważ same niezdolne są do ich produkcji. Z drugiej zaś strony rośliny pobierają od grzybów związki azotowe oraz sole mineralne, które te pierwsze przyswajają z gleby. (Tutaj na marginesie akcent polski: mikoryza została odkryta i po raz pierwszy opisana pod koniec XIX wieku przez naszego rodaka, Franciszka Kamieńskiego. Nazwa została jednak wprowadzona do obiegu kilka lat później przez Niemca Alberta Franka.) Oprócz braku mikoryzy – typowego także dla innych mięsożernych roślin – Philcoxia wykazuje jeszcze inne cechy typowe dla takich organizmów.

Rośliny te posiadają jednak jedną cechę wyjątkową – wiele spośród ich maleńkich, okrągłych liści znajduje się pod powierzchnią gleby. Liście te pokryte są lepką substancją produkowaną przez gruczoły łodygi, do której lepi się zarówno piasek, w którym rosną, jak i liczne obecne w glebie robaki. Samo takie bierne łapanie robali nie oznacza jednak jeszcze, że roślina jest mięsożerna – jest na przykład możliwe, że w toku ewolucji wytworzyła taki mechanizm łapania drobnych nicieni, aby polepszyć jakość gleby, w której rośnie: taki intrygujący sposób kompostowania. Aby nazwać ją mięsożerną, należy wykazać, że po pierwsze posiada ona jakiś mechanizm wabienia, łapania i trawienia ofiary, a po drugie, że jest ona w stanie przyswoić substancje odżywcze pochodzące z martwego zwierzęcia. Jeśli chodzi o łapanie – tu nie ma żadnych wątpliwości. Pozostawało jednak pytanie: czy Philcoxia potrafi także trawić i przyswajać? Dlatego też autorzy pracy postanowili sprawdzić, co rzeczywiście dzieje się z ofiarami Philcoxii.

Do badań wybrali jeden z trzech gatunków: Philcoxia minensis. Aby zbadać przyswajanie składników odżywczych roślinom podawano specjalne nicienie, które wyhodowane były na pożywce zawierającej ¹⁵N – izotop azotu, którego nadmiar można potem łatwo wykryć w roślinie, jeśli rzeczywiście żywiłaby się ona tymiż robakami. Zawartość azotu badano w liściach w ciągu 24 i 48 godzin po podaniu nicieni, aby wykluczyć możliwość, że został on zaabsorbowany z gleby po rozłożeniu ciał marwych robaków. Po 24 godzinach już 5% azotu wykrytego w liściach stanowił ¹⁵N. Po 48 godzinach było to aż 15%, sugerując szybkie wchłanianie azotu po strawieniu ofiary przez P.minensis.

Po lewej zbliżenie na kwiat P.mimensis. Po prawej - wyniki pomiarów poziomu azotu w roślinach po 24 i 48 godzinach. Zawartość azotu 15 podana jest procentowo w stosunku do całego azotu w próbce - widać wyraźnie 5% wzrost zawartości znacznika po 24 godzinach, zaś jeszcze wyraźniej: skok do 15% (chociaż obarczony też sporym błędem) po 48. / źródło: PNAS, Pereira et al. (publ online Jan 9) ©2012

U innych mięsożernych roślin stwierdzono wysoką aktywność pewnych fosfataz w ich gruczołach wydzielniczych – enzymy te są stosowane przez te rośliny do odzyskiwania z trawionych ofiar potrzebnego im także fosforu. Badanie poziomu tych enzymów jest zatem dość prostym sposobem na potwierdzenie hipotez o mięsożerności rośliny. I okazało się, jakżeby inaczej, że enzymy te są także obecne na liściach P. minensis.

W ramach zaspokojania swojej naukowej ciekawości badaczom udało się zatem dowieść, że Philcoxia jest rodzajem zasadniczo mięsożernym. To odkrycie rzuca nowe światło na sposoby adaptacji roślin do ciężkich warunków zewnętrznych. Innymi słowy, jeśli ziemia jest jałowa, jedz robala: i jest to rada, którą my sami też powinniśmy sobie dobrze wziąć do serca.

Pereira, C., Almenara, D., Winter, C., Fritsch, P., Lambers, H., & Oliveira, R. (2012). Underground leaves of Philcoxia trap and digest nematodes Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1114199109