Mokslinė fantastika gali virsti realybe: ar galėsime „kalbėtis“ su augalais?

2023-11-24

© Asociatyvi Egidijaus Vilkevičiaus nuotr., agroakademija.lt

Įsivaizduokite, kad žmonės galėtų „kalbėtis“ su augalais ir įspėti juos apie artėjančius kenkėjų antpuolius ar ekstremalias oro sąlygas. Kembridžo universiteto Seinsberio laboratorijos (Sainsbury Laboratory Cambridge University (SLCU)) augalus tiriančių mokslininkų komanda norėtų šią mokslinę fantastiką paversti realybe. Tam jie panaudotų šviesos pranešimus.

Buhalterinė apskaita. Horizontali. Straipsnių viduje.

Pirmieji laboratoriniai eksperimentai su tabaku (Nicotiana benthamiana) parodė, kad jie gali suaktyvinti natūralų augalo gynybos mechanizmą (imuninį atsaką) naudodami šviesą kaip stimulą (pranešėją). Šviesa yra universali kasdienio žmonių bendravimo priemonė, pavyzdžiui, šviesoforų, pėsčiųjų perėjų signalizacija ir pan.

Taikant šį metodą į ląsteles, kurias tyrėjai nori kontroliuoti, įvedami šviesai jautrūs baltymai. Taip jie gali šviesa gali „paleisti ir išjungti“ daugelį tose ląstelėse vykstančių procesų.

Augalams skirtas optogenetinis įrankis

Naujausiame žurnale PLOS Biology paskelbtame mokslininkų tyrime aprašomas naujas įrankis „Apšvietiklis“ (angl. „Highlighter“), kuriuo, naudojant specifines šviesos sąlygas, suaktyvinama tikslinio geno raiška augaluose, pavyzdžiui, kad sužadintų jų gynybinius mechanizmus. Taigi, žmonės „kalbasi“ su augalais.

Idėja, kad žmonės gali prasmingai bendrauti su augalais, jau seniai traukia žmonių vaizduotę. Jei toks gebėjimas būtų įmanomas, jis galėtų iš esmės pakeisti žemės ūkį ir mūsų santykius su augalais.

„Jei galėtume perspėti augalus apie artėjantį ligos protrūkį ar kenkėjų ataką, augalai galėtų įjungti savo natūralius gynybos mechanizmus, kad išvengtų plataus masto žalos“, – sakė dr. Alexander Jones. – Taip pat galėtume informuoti augalus apie artėjančius ekstremalius orų reiškinius, pavyzdžiui, karščio bangas ar sausrą, kad jie galėtų pakoreguoti savo augimo modelius arba taupyti vandenį. Tai galėtų paskatinti efektyvesnę ir tvaresnę ūkininkavimo praktiką ir sumažinti cheminių medžiagų poreikį.“

Bo Larsenas (Bo Larsen), kuris sukūrė naująjį įrankį, dirbdamas SLCU, žengė svarbų žingsnį – sukonstravo šviesa valdomą genų raiškos (optogenetikos) sistemą.

Augaluose įdiegtas „Apšvietiklis“ įsijungimui ir išsijungimui naudoja minimalius šviesos signalus. Jo neveikia šviesos bei tamsos ciklas augimo kamerose. Dabartinė šio įrankio sistema neveikia esant mėlynai šviesai, o veikia tamsoje ir esant baltai, žaliai ir, kas gana keista, raudonai šviesai.

Planuojama tęsti tolesnį darbą, kad įrankis būtų tobulinamas, tačiau komanda jau pademonstravo optogenetinę augalų imuniteto, pigmento gamybos ir geltonojo fluorescencinio baltymo kontrolę, pastarąją – ląsteline raiška.

Šis optogenetinis įrankis yra svarbus žingsnis į priekį kuriant tokias inovacijas augaluose, o jo didelės skiriamosios gebos genų kontrolė gali būti pritaikyta tiriant daugelį fundamentalių augalų biologijos klausimų“, – pridūrė daktaras Jonesas. –Augalų, pasižyminčių įvairiomis optinėmis savybėmis, įrankių rinkinio didėjimas taip pat atveria įdomių galimybių tobulinti pasėlius. Pavyzdžiui, ateityje galėtume naudoti vienokias šviesos sąlygas, kad sukeltume imuninį atsaką, ir kitokias šviesos sąlygas, kad tiksliai nustatytume tam tikro požymio, pavyzdžiui, žydėjimo ar nokimo, laiką.“

Vertė Saulius Zagorskis (LŽŪKT), agroakademija.lt informacija