Po 40 metų trukusio tyrimo Mičigano valstijos universiteto mokslininkai atskleidė, kad augalai naudoja izopreną, natūralų angliavandenį, kaip savo natūralią gynybą nuo vabzdžių atakų.
Ši atranka yra tarsi slypinti galimybė kurti saugesnius, labiau atsparius žemės ūkio augalus, tačiau kartu iškyla ir naujos rizikos – gali kenkti aplinkos kokybei.
Nors izoprenas nuo seno buvo žinomas kaip daugelio augalų skleidžiamas junginys, jo rolė ilgai liko paslaptimi. Po keturiasdešimtmečio ieškojimų mokslininkai nustatė, jog šis junginys sukelia augalo vidinį hormoninį atsaką, dėl kurio vabzdžiai atsisako toliau minti tokias augalų dalis.
Lapai, apdoroti izoprenu, tampa nebevalgomi – juose aktyvuojamos nevirškinamos baltymų struktūros, o tai stabdo vabalų lervų augimą ir sukelia virškinimo problemas.
Sensacingas atradimas
Viename iš tyrimų, publikuotame „Science Advances“, tyrinėtojai įrodė, kad izopranso sukeltas atsakas apsaugo augalus nuo vabzdžių.
Kitame moksliniame darbe, paskelbtame“ Proceedings of the National Academy of Sciences“, paaiškėjo, kad sojos pupelės, net ir laikomos neizoprenuojančiais augalais, gali aktyvuoti šio junginio gamybą, kai jas paliečia.
Tai reiškia, jog evoliucija galėjo panaikinti šį mechanizmą, bet kai kurie augalai geba jį „įjungti“ kritiniais momentais, pavyzdžiui, susižalojus lapams arba staiga kaitus orui.
„Atverčiame naują erą, kai izoprenas tampa galingu augalo gynybos mechanizmu“, – teigė profesorius Thomas Sharkey iš Mičigano valstijos universiteto.
Tačiau kartu kyla klausimas – ar verta įprasti pasipriešinti vabzdžiams per kainą, kurią sumokės mūsų atmosferos kokybė. Izoprenas yra vienas pagrindinių biogeninių angliavandenilių atmosferoje, turintis neigiamą poveikį oro taršai.
Tarp naudos ir aplinkos spąstų
Izoprenas suaktyvėja karštomis dienomis, daugiausia jį gamina ąžuolai ar topoliai, bet, kaip buvo nustatyta Mičigane, ir kai kurie aukštesni augalai, kaip sojos, gali laikinai prisiminti šį sugebėjimą. Tačiau izoprenas atmosferoje veikia kaip pirmtakas kenksmingų ozono ir aerozolių susidarymui, ypač miestuose.
Profesoriaus T. Sharkey žodžiais, svarbiausias klausimas yra: ar verta augalus genetiškai modifikuoti, kad jie veiktų apsaugai nuo vabzdžių, jei tai reikštų blogesnį oro kokybės poveikį? O gal verta išjungti izopreninį mechanizmą, siekiant padaryti mūsų atmosferą švaresnę?
Izoprenas – tai, antrą po metano, dažniausiai gamtoje pasitaikantis angliavandenilis. Jis aktyviai skleidžiamas karštomis dienomis, kai augalai susiduria su stresu – šiluma ar vabzdžiais.
Atsitiktinis eksperimentas atskleidė ateities potencialą
Vienas eksperimentas įvyko visiškai netikėtai – Mičigano universiteto šiltnamyje atsirado baltasis muselis. Tyrėjai pastebėjo, kad vabzdžiai akivaizdžiai vengia izopreną gaminančių tabako augalų, o lervos, valgančios tokius augalus, auga gerokai lėčiau.
Izoprenas čia nėra tiesiog vabzdžių repelentas, jis suaktyvina jasmoninį rūgštinį mechanizmą, kuris riboja vabzdžių gebėjimą virškinti baltymus ir stabdo jų augimą.
Ilgą laiką sojos augalai buvo laikomi izoprenui nepasiekiamais, kol tyrėjai nepastebėjo, kad lapų pažeidimai, net fiziniai, sukelia izopreninį atsaką, kas reiškia, jog augalas iš naujo „aktyvuoja“ izoprenso sintazės geną, šuoliškai reaguodamas.
Ateities dilemos spręsti teismai
Šiandien mokslininkai stovi prieš milžinišką sprendimą – ar verta augalus perdirbti, kad jie patys gintųsi nuo vabzdžių, jei tai gali labiau teršti atmosferą? Tai – moralinė, ekologinė ir žemės ūkio politika susijusi dilema, į kurią netrukus reikės rasti atsakymą.
Tačiau vienas dalykas aiškus, jog izoprenas, kuris iki šiol neakcentuotas augalų gynybos elementas, dabar tapo vienu iš kertinių žemės ūkio ateities klausimų.
