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
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 -
przez KopalniaWiedzy.pl
Uczeni ze Stanford Medicine odkryli gen, który jest odpowiedzialny za większość mechanizmu powodującego pojawianie się pasków, plamek czy łatek zdobiących futro zarówno lamparta jak i domowego Mruczka. Wzorce kolorów to jedna z nierozwiązalnych zagadek biologii. Nie mamy modelowego obiektu do ich badania. U myszy paski czy łaty nie występują, mówi emerytowany profesor genetyki Gregory Barsh.
Naukowcy, obserwując zróżnicowanie kolorów i wzorów, jakie widzimy u tygrysów, zebr czy gepardów, zadali sobie pytanie o mechanizm genetyczny leżący u ich podstaw. I częściowo udało się na to pytanie odpowiedzieć.
Barsh i jego zespół zidentyfikowali gen DKK4, który reguluje wczesne etapy rozwoju wzorców kolorystycznych widocznych na futrach domowych. Naukowcy przypuszczają, że ten sam gen jest odpowiedzialny za ubarwienie wszystkich gatunków kotów, a może też i innych ssaków.
Już wcześniej ten sam zespół zidentyfikował gen odpowiedzialny za zmienność kolorów u kotów pręgowanych. Okazało się, że to ten sam gen, który odpowiada za różnicę wyglądu pomiędzy gepardami a gepardami królewskimi, które mają grubszy, bardziej widoczny wzór na futrze.
Z badań nad kotami domowymi wiedzieliśmy, że istnieją jeszcze inne geny odpowiedzialne za tworzenie się wzorców, nie wiedzieliśmy tylko, które to, mówi Barsh. Na trop odpowiedzi trafili w kocich tkankach płodowych. Kluczem okazało się pogrubienie skóry kociego płodu w niektórych regionach. Pogrubienie to tworzyło wzorzec, który odpowiadał późniejszemu wyglądowi futra dorosłego kota. W grubszych regionach skóry futro będzie w przyszłości ciemniejsze, w regionach cieńszych – jaśniejsze. Nazwaliśmy ten etap „ustanowieniem wzorca”, dochodzi do niego na długo przed pojawieniem się kolorów na futrze i na długo zanim mieszki włosowe dojrzeją, mówi Barsh.
Etap „ustanowienia” wskazał naukowcom, które komórki są zaangażowane w tworzenie wzorca na futrze oraz czas, kiedy jest on ustalany. To zaś pozwoliło im na zbadanie genomu komórek zaangażowanych w powstawanie wzorca. Okazało się, że w pogrubionej skórze szczególnie aktywny jest gen DKK4, a w skórze cieńszej jego aktywność pozostaje na normalnym poziomie.
Żeby jednak dokładniej określić związek pomiędzy DKK4 a wczesnym tworzeniem się wzorca kociej sierści, naukowcy przyjrzeli się kotom abisyńskim. Gatunek ten nie posiada charakterystycznych dla innych kotów pasków czy łatek. Ich futro wybarwione jest różnymi, jakby rozcieńczonymi barwami, z niewielkimi ciemniejszymi obszarami, które wyglądają tak, jakby ktoś za pomocą ołówka lekko przyciemnił wierzch futra.
Gdy naukowcy zbadali gen DKK4 Abisyńczyków okazało się, że gen ten posiada mutację, w wyniku której gatunkowi temu brak jest wzorów charakteyrystyczych dla innych kotów. Ta mutacja najwyraźniej znacznie upośledza zdolność DKK4 do wytworzenia wzorców. Gdy zaś gen zostanie usunięty, wspomniane ciemniejsze obszary u kotów abisyńskich nie znikają, ale stają się mniejsze i są gęściej upakowane.
Oczywiście każdy z nas przypomni sobie, że widział całkiem białego lub całkiem czarnego kota. Jednak, wbrew pozorom, koty te również posiadają wzorce. Kolor futra decyduje się w dwóch procesach. Jest to proces ustalania się wzorca wybarwienia oraz proces produkcji pigmentu przez mieszki włosowe. U kotów czarnych wzorca nie widać, gdyż mieszki włosowe produkują wszędzie czarny pigmentu. U kotów białych nie widać go, gdyż włosom brakuje pigmentu.
Naukowcy nie wiedzą dokładnie, w jaki sposób DKK4 wpływa na tworzenie się wzorca. Wiedzą jednak, że DKK4 wchodzi w interakcje z proteinami z klasy WNT. I to współpraca DKK4 oraz WNT decyduje o wzorcu wybarwienia kociego futra. Dzieje się to już w chwili, gdy embrion ma zaledwie 2-3 milimetry długości. Na całe tygodnie zanim w futrze rozpocznie się produkcja pigmentu. To działanie DKK4 decyduje, gdzie futro będzie ciemniejsze. Zagadką pozostaje, w jaki sposób te obszary skóry „zapamiętują”, że wytworzone tam mieszki włosowe mają wyprodukować ciemniejszy pigment. To nierozwiązana przez nas kwestia. Nie potrafimy połączyć procesu „ustanawiania wzorca” z późniejszym procesem jego tworzenia się. Wciąż próbujemy to określić, przyznaje Barsh.
Uczony zauważa, że DKK4 to nie wszystko. Zaangażowane są też inne geny, które decydują – na przykład – dlaczego niektóre koty mają paski, a inne plamki, mówi uczony i zapowiada, że i na te pytania będzie szukał odpowiedzi.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.