Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Geny roślin reagują na dźwięk?
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Ćmy decydują o tym, gdzie złożyć jaja na podstawie... dźwięków wydawanych przez rośliny – donoszą naukowcy z Uniwersytetu w Tel Awiwie. Okazuje się zatem, że nie tylko rośliny modyfikują swoje zachowanie, odbierając dźwięki wydawane przez owady – o czym pisaliśmy niedawno – ale również zwierzęta reagują na dźwięki wydawane przez rośliny. I podejmują na tej podstawie jedne z najważniejszych decyzji w ich życiu.
Izraelscy naukowcy z laboratoriów profesora Yossiego Yovela i profesor Lilach Hadany już przed dwoma laty odkryli, że zestresowane w wyniku niekorzystnych warunków środowiskowych rośliny emitują ultradźwięki. Wiele gatunków zwierząt jest w stanie je usłyszeć. Odkrycie to otworzyło nowe pole badawcze dotyczące akustycznej interakcji pomiędzy roślinami a zwierzętami.
Profesor Yovel i jego zespół wysunęli hipotezę że skoro rośliny wydają dźwięki słyszalne przez zwierzęta, to być może zwierzęta reagują na te dźwięki i odpowiednio się zachowują. Naukowcy skupili się więc na samicach ciem składających jaja na roślinach. Założyli, że owady będą chciały składać jaja na zdrowych roślinach, by larwy po wykluciu się miały dostęp do jak najlepszego pożywienia. Postanowili więc sprawdzić, czy owady złożą jaja na roślinach, które wydają dźwięki świadczące o tym, iż brakuje im wody.
W pierwszym eksperymencie, chcąc wyizolować element akustyczny od optycznego i zapachowego, naukowcy skonfrontowali ćmy z dwoma pudełkami. W jednym znajdował się głośnik odtwarzający dźwięk odwodnionego krzaku pomidora, z drugiego pudełka nie wydobywały się żadne dźwięki. Ćmy wyraźnie wybierały pudełko z głośnikiem, interpretując je jako żywą roślinę. To wskazało, że zwierzęta odbierają dźwięki wydawane przez rośliny i reagują na nie. Gdy bowiem naukowcy zneutralizowali organy ciem odpowiadające za odbieranie dźwięków, zwierzęta zaczęły traktować oba pudełka jednakowo, co pokazało, że ich preferencje opierały się właśnie na dźwięku, a nie innych sygnałach.
W drugim eksperymencie ćmy miały do czynienia z dwoma zdrowymi krzakami pomidorów. Przy jednym z nich ustawiono głośnik wydający dźwięki zestresowanej rośliny, drugi krzak nie wydawał dźwięków. Ćmy wybierały cichą roślinę. Najwyraźniej uznały ją za zdrową, a więc lepsze miejsce do złożenia jaj.
Podczas trzeciego eksperymentu samice znowu miały do czynienia z dwoma pudełkami. W jednym znajdował się samiec, który emituje ultradźwięki podobne do tych emitowanych przez rośliny. W tym przypadku samice nie wykazywały żadnych preferencji i składały jaja na obu pudełkach.
Na podstawie tak przeprowadzonych badań naukowcy stwierdzili, że samice reagują na dźwięki wydawane przez rośliny i na tej podstawie decydują o miejscu złożenia jaj. Jesteśmy przekonani, że to dopiero początek. Interakcje akustyczne pomiędzy roślinami a zwierzętami są bez wątpienia znacznie bardziej bogate, stwierdzają badacze.
Źródło: Female Moths Incorporate Plant Acoustic Emissions into Their Oviposition Decision-Making Process, https://elifesciences.org/reviewed-preprints/104700
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Ewolucja roślin i ich zapylaczy jest zwykle badana pod kątem sygnałów optycznych i chemicznych. Nauka analizowała, jak i co widzą zapylacze, jakie sygnały chemiczne odbierają oraz w jaki sposób rośliny wykorzystują kolor, kształt oraz substancje chemiczne, by przyciągnąć zapylaczy. Nauka wie też, że zarówno zwierzęta, jak i rośliny, są zdolne do wytwarzania oraz odbierania sygnałów akustycznych. Francesca Barbero z Uniwersytetu w Turynie oraz jej zespół składający się z entomologów, inżynierów dźwięku i fizjologów roślin, postanowili sprawdzić, czy w jakiś sposób rośliny i zapylacze mogą się nawzajem słyszeć i na siebie reagować.
Naukowcy odtwarzali w pobliżu rosnącego wyżlinu (Antirrhinum) dźwięki wydawane przez zapylającą go makatkę czerwoną i sprawdzali reakcję rośliny. Okazało się, że na sam dźwięk skrzydeł pszczoły, wyżlin zwiększał produkcję cukrów i nektaru, zmieniając przy tym ekspresję genów odpowiedzianych za transport i produkcję tych składników. Zdaniem badaczy, jest to świetny przykład koewolucji roślin i zapylaczy.
Zdolność do odróżniania od siebie zbliżających się zapylaczy na podstawie sygnałów akustycznych przez nich generowanych może być strategią adaptacyjną. Reagując na sygnał zapylacza – na przykład tego najbardziej efektywnego – rośliny mogą zwiększyć swój sukces reprodukcyjny, jeśli doprowadzą do odpowiedniej modyfikacji jego zachowania, mówi Barbero. Dostarczając owadowi więcej cukru czy nektaru, roślina może – na przykład – skłonić go, by dłużej na niej pozostał.
Widzimy tutaj, że dźwięk wydawany przez zapylacza, wpływa na zachowanie rośliny. O wiele trudniej jest sprawdzić oddziaływanie w drugą stronę – czy dźwięki roślin mogą wpłynąć na owady. Na przykład czy mogą one przyciągać wybranych zapylaczy. Jeśli okaże się, że tak, to dźwięki można będzie wykorzystywać do przyciągania zapylaczy do upraw.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie i Katedry Ogrodnictwa Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu badają dźwięki wydawane przez rośliny. Naukowcy chcą sprawdzić, czy w warunkach stresowych – jak susza lub atak szkodników – rośliny informują dźwiękiem o swoim stanie. To nie tylko zwiększy naszą wiedzę o roślinach, ale pomoże też lepiej dbać o uprawy wielkopowierzchniowe. Dotychczas na świecie prowadzono niewiele badań nad tym zagadnieniem.
Pierwsze eksperymenty przeprowadzono w szklarni doświadczalnej Centrum Innowacyjnych Technologii Produkcji Ogrodniczej Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu. Badaniu poddano tam małe sadzonki pomidorów. Okazało się, że rośliny emitowały impulsy w ultradźwiękach, a ich częstotliwość zmieniała się wraz ze zmianą pory dnia. Więcej impulsów generowane było za dnia niż w nocy.
Kolejny etap badań prowadzono w komorze bezechowej Laboratorium Akustyki Technicznej AGH. Użyty tam specjalistyczny sprzęt pozwolił na rejestrowanie dźwięków o częstotliwości powyżej 200 kHz. Tak duża czułość jest potrzebna, gdyż różne rośliny emitują dźwięki o różnej częstotliwości. O ile zakres dźwięków emitowanych przez pomidory wynosi 20–50 kHz, to z literatury wiadomo, że zboża czy winorośl wydają dźwięki o częstotliwości 80–150 kHz.
Badania w komorze bezechowej trwały kilka tygodni. Umieszczona w niej roślina została otoczona przez 8 specjalistycznych mikrofonów, dzięki czemu można było też sprawdzić kierunek emisji dźwięku. W ten sposób przebadano kilka sadzone pomidorów. Najpierw były one prawidłowo nawożone i podlewane, następnie je przesuszano, aż do całkowitego wyschnięcia. Okazało się, że gdy rodzina schła, emitowała coraz bardziej intensywne impulsy dźwiękowe. Teraz naukowcy zajmują się analizą zmian zachodzących w dźwiękach wydawanych przez wysychającą roślinę.
Badania akustyczne mogłyby znaleźć zatem zastosowanie w kolejnym, bardzo nieoczywistym, obszarze jakim są hodowle kontrolowane roślin, a te jak wiemy zyskują na coraz większej popularności na świecie. Oprócz danych związanych z wilgotnością czy temperaturą otoczenia hodowcy mogliby na podstawie sygnału bezpośrednio od rośliny decydować o wzmocnieniu nawożenia, intensywniejszym podlewaniu czy ochronie przed szkodnikami, bez fizycznej obecności na miejscu, stwierdzają naukowcy.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Metaanaliza 43 prac naukowych przeprowadzona na University of Bath wykazała, że roślinne alternatywy mięsa są zdrowsze zarówno dla człowieka, jak i dla planety. Autorzy skupili się na zdrowotnych i środowiskowych cechach takich produktów oraz postawach konsumentów wobec nich. Jako że roślinne alternatywy mięsa są robione tak, by naśladować teksturę, smak i doświadczenie związane ze spożywaniem mięsa, są bardziej efektywnym sposobem na zmniejszenie zapotrzebowania na mięso niż samo zachęcanie ludzi do diety wegetariańskiej.
Produkcja żywności to jeden z głównych czynników przyczyniających się do zmian klimatycznych oraz niszczenia ekosystemów. To źródło dużej emisji gazów cieplarnianych, zużycia słodkiej wody, prowadzi ona do wylesiania, utraty bioróżnorodności, zakłócenia cyklu obiegu fosforu i azotu w przyrodzie. Jednak te „winy” rolnictwa nie rozkładają się równomiernie. Hodowla zwierząt wymaga zużycia większej liczby zasobów na jednostkę masy pożywienia niż produkcja roślinna. Wynika to z faktu, że efektywność produkcji białka zwierzęcego jest niezwykle niska.
Zwierzęta hodowlane na całym świecie konsumują rocznie 4,6 Gt węgla pierwiastkowego, ale pozyskiwane z nich produkty mleczne i mięsne zawierają tylko 0,12 Gt węgla. To zaledwie 2,6% tego, co zjadły zwierzęta. Większość składników pokarmowych jest bowiem zużywana na procesy życiowe, a nie na wytwarzanie mięsa i mleka. Z tego też powodu produkcja mięsa jest bardzo nieefektywna. Średnio globalnie z 1 hektara pszenicy otrzymamy 250 kg białka, ale z 1 ha pastwiska tylko 10 kg białka z wołowiny. I mimo, że około 80% ziemi rolnej przeznaczone jest pod produkcję zwierzęca, to otrzymujemy z niej mniej niż 40% białka i 20% kalorii spożywanych przez ludzi. Dodatkowo produkcja zwierzęca wiąże się z olbrzymią emisją zanieczyszczeń i gazów cieplarnianych.
Ta nieefektywność powoduje, że w miarę jak zwiększa się liczba ludności i coraz więcej osób chce jeść coraz więcej mięsa, jego produkcja staje się coraz większym problemem dla środowiska. Nie wspominając o zdrowotnych skutkach spożywania nadmiernych ilości mięsa i tłuszczów zwierzęcych.
Coraz częściej słyszymy głosy namawiające nas do przechodzenia na dietę wegetariańską lub wegańską. Jednak takie namowy niewiele dają. Zdaniem naukowców z Bath lepszym rozwiązaniem jest skupienie się na roślinnych odpowiednikach mięsa. Zapewnienie dostępu do takich produktów i obniżenie ich ceny może być naprawdę skuteczne. Tym bardziej, że niewielkie zmiany mogą nieść ze sobą duże korzyści. Z jednego z analizowanych badań wynika, że jeśli w samych tylko Niemczech konsumenci zastąpią 5% białka z wołowiny białkiem z grochu, to roczna emisja CO2 zmniejszy się nawet o 8 milionów ton. Z kolei w innych badaniach znaleźli informację, że ilość gazów cieplarnianych emitowanych podczas produkcji burgera roślinnego jest o 98% niższa niż w przypadku burgera wołowego. Generalnie rzecz biorąc, produkcja żywności roślinnej znacznie mniej obciąża środowisko, niż żywności zwierzęcej.
Naukowcy przyjrzeli się też profilowi zdrowotnemu mięsa i produktów roślinnych, które mają je zastępować. Stwierdzili, że generalnie roślinne zamienniki mięsa są zdrowsze. Prace, w których badano ten aspekt za punkt wyjścia przyjęły brytyjski Nutrient Profiling Model i na jego podstawie klasyfikowali produkty. Okazało się, że do grupy „mniej zdrowe” trafiło 40% produktów mięsnych i 14% ich alternatyw.
Autorzy jeszcze innych prac zauważali, że roślinne alternatywy dla mięsa i produktów mlecznych pomagały w utracie wagi, budowie masy mięśniowej i można było je stosować w diecie osób z różnymi schorzeniami. Alternatywy mięsa łatwo jest wzbogacać o najróżniejsze składniki pokarmowe, zwiększając zawartość aminokwasów, witamin czy przeciwutleniaczy. Dalszy rozwój technologii ich produkcji pozwoli zapewne na kolejne polepszanie ich właściwości odżywczych.
Główny autor analizy, doktor Chris Bryant, mówi, że coraz bardziej widać, iż roślinne alternatywy są w stanie zmniejszyć zapotrzebowanie na mięso odwołując się do trzech podstawowych czynników: smaku, ceny i wygody. Nasz przegląd dostarcza przytłaczających dowodów na to, roślinne zamienniki mięsa nie tylko są produkowane w sposób bardziej zrównoważony powodując mniejszą emisję gazów cieplarnianych, mniejsze zużycie wody i terenu, ale niosą ze sobą również liczne korzyści zdrowotne.
Uczony zauważa, że pomimo olbrzymich postępów na polu produkcji takich zamienników, wciąż istnieją olbrzymie możliwości poprawy ich smaku, tekstury czy metod przyrządzania. Istnieje też wielki potencjał zwiększenia ich właściwości zdrowotnych, na przykład poprzez dodanie witamin, podsumowuje.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Yale University sądzą, że możliwe byłoby wykorzystanie roślin do... badaniach chorób psychicznych u ludzi. I nie tylko tak sądzą, ale nawet poczynili pierwszy ważny krok w kierunku takich badań. Na łamach Cellular and Molecular Life Sciences opisali gen, który jest bardzo podobny u roślin oraz ssaków i który w obu grupach wpływa na zachowanie.
Wiele lat temu zainteresowałem się ideą mówiącą, że w każdym żywym organizmie musi do pewnego stopnia istnieć jakaś homologia, jakieś podobieństwo w tym, czym są i co robią, mówi profesor medycyny porównawczej Tamas Horvath. Gdy z czasem zaczął badać zachowanie i mitochondria, przypomniał sobie o swoich dawnych zainteresowaniach. Pomyślał, że gdyby zmienić pewne geny mitochondriów u zwierząt i zobaczyć, jak wpłynęło to na zachowanie, a następnie dokonać podobnych zmian w roślinach i porównać ich zachowanie, to być może udałoby się lepiej zrozumieć ludzkie zachowanie na podstawie badań roślin. A jeśli byłoby to możliwe, to być może w kolejnym kroku udałoby się stworzyć np. roślinny model schizofrenii.
Stworzenie takiego modelu oznaczałoby, że mielibyśmy alternatywną grupę organizmów żywych – nie tylko ssaki – na której można by badać podstawy ludzkiego zachowania, mówi Horvath, przypominając, że celem medycyny porównawczej jest właśnie badanie, jak modele tworzone na podstawie innych gatunków mogą być użyte do badania ludzi.
Horvath i jego zespół zaczęli więc badać gen FMT (Friendly Mitochondria) w rzodkiewniku pospolitym oraz bardzo podobny gen myszy, CLUH (Clustered mitochondria homolog).
Mitochondria regulują ważne funkcje życiowe, jak metabolizm, i są kluczowe dla zdrowia. Zarówno u roślin, jak i u ludzi, źle funkcjonujące mitochondria mogą wpłynąć na rozwój i pojawienie się licznych chorób. U ludzi mają wpływ na rozwój m.in. chorób neurodegeneracyjnych.
Grupa Horvatha zbadała rośliny z prawidłowo funkcjonującym FMT, rośliny pozbawione FMT oraz rośliny z nadaktywnym FMT. Okazało się, że gen ten wpływa na wiele elementów rośliny, w tym na kiełkowanie, długość systemu korzeniowego, czas kwitnienia czy wzrost liści. Jednak nie tylko. Naukowcy przeanalizowali również dwie ważne reakcje badanych roślin.
Pierwszą z nich była reakcja na obecność nadmiernej ilości soli. Zbyt dużo soli może zabić roślinę, więc rośliny rozwinęły zachowania pomagające jej unikać. Gdy w środowisku pojawia się nadmiar soli, rośliny zatrzymują kiełkowanie, opóźniają kwitnienie, zatrzymują rozrastanie się systemu korzeniowego. Okazało się, że FMT jest krytycznym elementem regulującym te zachowania.
Drugi typ zachowania roślin, jaki został zbadany, to ich ruchy bazujące na rytmie dobowym. "Rośliny są niezwykle wrażliwe na rytm dobowy, gdyż światło jest krytycznym źródłem energii, wyjaśnia Horvath. W przypadku rzodkiewnika rytm dobowy decyduje o poruszaniu się liści za dnia i w nocy. W ciągu dnia liście są bardziej płaskie i bardziej wystawione na słońce. Nocą liście się unoszą. Badania wykazały, że FMT reguluje zarówno zakres, jak i tempo ruchu liści.
Następnie uczeni, chcąc przełożyć swoje spostrzeżenia na świat zwierząt, badali cały szereg zachowań myszy, obserwując m.in. zwierzęta ze zredukowaną aktywnością CLUH. Okazało się, że myszy, u których CLUH było mniej aktywne, przebywały krótsze odcinki i poruszały się wolniej.
Reakcja myszy była podobna do reakcji roślin. Doszło do zmiany tempa i ogólnej lokomocji. To bardzo proste porównanie, ale pokazuje, że mamy tutaj do czynienia z obecnym w mitochondriach mechanizmem, który odpowiada za podobne funkcje u zwierząt i roślin, wyjaśnia Horvath.
Naukowcy mówią, że to ekscytujący pierwszy krok, gdyż rośliny takie jak rzodkiewnik mają bardzo wiele genów i procesów komórkowych, które są podobne do genów i procesów komórkowych u ssaków.
Naszym długoterminowym celem jest stworzenie katalogu podobieństw pomiędzy roślinami a zwierzętami i wykorzystanie go do szukania odpowiedzi na pytania naukowe. Być może w przyszłości rośliny będą służyły jako organizmy modelowe w badaniach behawioralnych, stwierdza Horvath.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.