მცენარეებს გარშემო თხელი, ჩვენი თვალისათვის უხილავი, ნისლი აკრავთ. იგი აირადი ნაერთებისაგან შედგება, რომლებსაც ისინი კომუნიკაციისა და თავდაცვის მიზნით იყენებენ. მსგავსად სუნისა, ეს ნივთიერებები მშიერ ბალახისმჭამელებს აფრთხობს და მეზობელ მცენარეებს საფრთხის მოახლოებას ატყობინებს.

მეცნიერებმა ამ დაცვითი მექანიზმების შესახებ 1980-იანი წლებიდან იციან. ამ დროიდან დღემდე ისინი მცენარეთა 80 სახეობაში შეუნიშნავთ. ამჯერად იაპონელმა მკვლევრებმა რეალურ დროში ასახვის ტექნიკები შეიმუშავეს და გვიჩვენეს, როგორ იღებენ მცენარეები ამ სიგნალებს და როგორ რეაგირებენ მათზე.

ამით მცენარეებს შორის კომუნიკაციის შესახებ ღირებული ინფორმაცია მივიღეთ — ცნობილი იყო, რომ მცენარეები სიგნალებს აგზავნიან, თუმცა აქამდე გაურკვეველი იყო, როგორ იღებენ ისინი მათ.

///

კვლევის ფარგლებში იაპონელმა მეცნიერებმა ტუმბო გამოიყენეს, რათა დაზიანებული მცენარეების მიერ გამოყოფილი ნაერთები დაუზიანებელი მცენარეებისთვის გადაეცათ. შემდგომ მომხდარს ისინი ფლუორესცენტული მიკროსკოპით დააკვირდნენ.

იმისათვის, რომ მცენარეებისთვის საფრთხე შეექმნათ, მკვლევრებმა პომიდვრის მცენარისა და სარეველას, Arabidopsis thaliana-ს, ფოთლებზე მუხლუხები მოათავსეს. შემდეგ დააკვირდნენ, თუ როგორ რეაგირებდნენ სხვა, დაუზიანებელი, Arabidopsis სახეობის მცენარეები იმ სიგნალებზე, რომლებიც მუხლუხების თავდასხმამ გამოიწვია მათ მეზობლებში.

ნაშრომის ავტორებმა მცენარეები გენეტიკურად შეცვალეს და უჯრედებში ბიოსენსორი ჩაამატეს, რომელიც კალციუმის იონების შედინებისას მწვანედ ანათებდა. გუნდმა ამ გზით დაინახა, თუ როგორ რეაგირებდნენ მცენარეები მძაფრი სუნის მქონე ნივთიერებებზე, რომელთაც მათი მეზობლები გამოყოფდნენ.

საგულისხმოა, რომ ექსპერიმენტი ბუნებრივი არ ყოფილა. მკვლევრებმა ეს ნაერთები პლასტმასის ბოთლში შეაგროვეს და სხვა მცენარეს მუდმივი სიჩქარით აწვდიდნენ. ასე გაარკვიეს, თუ რომელი ნივთიერებები იყო მძაფრი სუნის მქონე ნარევში.

როგორც ვიდეოში ვხედავთ, დაუზიანებელმა მცენარეებმა დაზიანებული მეზობლებისგან მკაფიო სიგნალები მიიღეს. ამ შეტყობინებებს მათ კალციუმის სიგნალების გაგზავნით უპასუხეს, რომლებიც თავიანთივე ფოთლებზე გავრცელდა. ცნობისთვის, კალციუმს საკომუნიკაციოდ ადამიანის უჯრედებიც იყენებს.

წარმოქმნილ აირად ნაერთებს რაც შეეხება, დადგინდა, რომ Arabidopsis-ში კალციუმის სიგნალების წარმოქმნა ორმა ნივთიერებამ, Z-3-HAL-მა და E-2-HAL-მა, გამოიწვია.

გაირკვა ისიც, თუ პირველად რომელი უჯრედები რეაგირებს წარმოქმნილ სიგნალებზე. ამაში მკვლევრებს ფლუორესცენტული, ანუ მანათობელი, სენსორები დაეხმარა, რომლებიც მცენარის მკეტავ, მეზოფილურ და ეპიდერმულ უჯრედებში ჩაამატეს.

მკეტავი უჯრედები ლობიოს ფორმის უჯრედებია, რომლებიც მცენარის ბაგეების (პატარა ფორები, რომლებიც მცენარის მიერ CO₂-ის "შესუნთქვისას" იხსნება) წარმომქმნელ ზედაპირებზე გვხვდება; მეზოფილური უჯრედები ფოთლების შიდა ქსოვილია, ეპიდერმული უჯრედები კი — მცენარის ფოთლების ყველაზე გარე შრე.

Z-3-HAL-თან შეხვედრისას მცენარეთა მკეტავმა უჯრედებმა დაახლოებით ერთ წუთში კალციუმის სიგნალები წარმოქმნა. ამის შემდეგ შეტყობინება მეზოფილურმა უჯრედებმა მიიღო.

საგულისხმოა, რომ, როდესაც მცენარეები წინასწარ ფიტოჰორმონით (იგი მცენარის ბაგეებს კეტავს) დაამუშავეს, კალციუმით სიგნალების გადაცემა მნიშვნელოვნად შესუსტდა. ეს იმაზე მიანიშნებს, რომ ბაგეები, სავარაუდოდ, მცენარისთვის "ცხვირის ნესტოების" როლს ასრულებს.

"საბოლოოდ დავადგინეთ, თუ როდის, სად და როგორ რეაგირებენ მცენარეები საჰაერო "გამაფრთხილებელ სიგნალებზე", რომლებსაც მათი საფრთხეში მყოფი მეზობლები გზავნიან", — აცხადებს მასაცუგუ ტოიოტა, მოლეკულური ბიოლოგიის სპეციალისტი და კვლევის თანაავტორი — "ეს საკომუნიკაციო ქსელი, ჩვენი თვალისათვის უხილავი, წამყვან როლს თამაშობს მეზობელი მცენარეების დროულად დაცვაში გადაუდებელი საფრთხისაგან".

ნაშრომი ჟურნალში Nature Communications გამოქვეყნდა.