ĪSUMĀ:
Šobrīd zinātniski vēl nav pierādīts, kā augi savā starpā apmainās ar signāliem un kāda ir šo signālu loma. Tieši tāpēc tam ķēries klāt Latvijas Universitātes (LU) Bioloģijas fakultātes docents Zigmunds Orlovskis. Savu pētījumu viņš ir nosaucis par “Pazemes bioloģisko internetu”.
“Jā, šāda hipotēze ir. Ir arī vairāki eksperimentāli pierādījumi, ka, piemēram, parazītiskie augi spēj savienot augus vienotā sistēmā,” skaidroja Orlovskis. “Ja vienam augam kaut ko nodara, tad caur šo parazītu, piemēram, Eiropas viju, otrs augs atbild uz šo kairinājumu un aktivē savas aizsargreakcijas, pat nesaskaroties ar šo stimulu. Līdzīga hipotēze ir arī par pazemē augošām sēnēm, kas veido labvēlīgas asociācijas ar augiem – mikorizas sēnēm – kuras arī spēj augus saslēgt vienā tīklā.”
Savus pirmos pētījums šajā jomā Orlovskis aizsāka Šveicē, Lozannas Universitātē. Bet nu viņš ir atgriezies Latvijā un nopietni ķēries vērsim pie ragiem, cenšoties izprast, vai un kā augi savā starpā ar dažādiem impulsiem apmainās ar informāciju un vai šo visu nākotnē nevarētu pielietot praktiski reālajā dzīvē, aizsargājot augus no kaitēkļiem un slimībām.
Kā notiek pētījums?
Augu fizioloģijas laboratorijā, kas atrodas Latvijas Valsts mežzinātnes institūtā (LVMI) “Silava”, burciņās aug bērzi, apses, ceriņi un citi koki. Zinātniskais asistents Toms Kondratovičs pastāstīja, ka augi ar dažādām manipulācijām tiek nedaudz “apmānīti”. Burciņas ir novietotas uz mākslīgas barotnes, kas ir kā analogs augsnei, ar līdzīgiem mikro un makro elementiem. Papildus tiek pievienots cukurs, kas nodrošina enerģijas avotu un oglekļa vajadzības, un augšanas regulators. Rezultātā var panākt, ka augs aug daudz ātrāk nekā dabā un dara to, kas nepieciešams – var augt ātrāk, var lēnāk; var, piemēram, nosimulēt rudens un ziemas periodu.
Spraudenītis burciņā mēnesi aug, un tad tas tiek griezts gabalos. Mēneša laikā no produktīviem kloniem var izaugt astoņi jauni spraudeņi, bet vēl pēc mēneša – no šiem astoņiem no katra iegūst vēl astoņus. Šie apstākļi ir ļoti piemēroti Zigmunda Orlovska eksperimentam par augu valodu.
Pētnieks Zigmunds Orlovskis laboratorijā. Foto: Uldis Birziņš/Latvijas Televīzija
No Biomedicīnas pētījumu un studiju centrā izaudzētās mikorizas sēņu kultūras iegūtās sēņu sporas un hifas tiek pievienotas divām burciņā augošām hibrīdapsēm. Katram augam pievieno aptuveni 100 sēņu sporas. Sēne augs starp abiem augiem un, vienkāršoti sakot, savienosies ar to saknītēm. 6–8 nedēļu laikā burciņā tīkls būs izveidojies.
“Būtībā analoģiski mēs varam teikt, ka tas ir pazemes interneta tīkls. Tieši tāpat kā optiskais kabelis, ko cilvēks ir izveidojis, lai apmainītos signāliem, būtībā eksistē arī zem mūsu kājām augsnē, jo šīs sēnes veido ne tikai tievus pavedienus, viņas arī savijis kopā tādā kā kabelī. Un šī šūna patiesībā ir ļoti gara un nepārtraukta šīm sēnēm. Līdz ar to vielas, kas ir šūnas iekšienē, var brīvi ceļot diezgan garas distances,” skaidroja docents.
Cik garas distances – tas vēl jānoskaidro, bet runa ir par augiem, kas atrodas pat vairāku metru attālumā viens no otra.
Savukārt nākamais augs ir savienots tālāk ar citu augu, kas ir vēl tālāk, un tādā veidā iznāk, ka viss savā starpā ir saslēgts ļoti lielās platībās.
Zigmunda Orlovska eksperimentam laboratorijā atvēlēts vesels plaukts ar burciņām, kurās aug divi mazi kociņi, bet tiem pievienotās mikorizas sēnes savieno abus kokus vienā tīklā.
“Tad mēs varam vienam augam kaut ko nodarīt, pielikt kādu stimulu klāt, savainot to vai pielikt bakteriālas slimības izraisītāju un skatīties, kas notiek blakus esošajā augā. Mēs varam mērīt dažādu augu aizsargreakcijās iesaistīto gēnu vai savienojumu klātbūtni un izmaiņas. Tas ir tas, kā mēs varam noteikt šo signālu apmaiņu,” atklāja Orlovskis.
Laboratorijas apstākļi dod iespēju visu pārbaudīt vienādos apstākļos, bez apkārtējā vidē notiekošo procesu ietekmes.
Kas ir augu “valoda”?
Augu “valodu” cilvēks, protams, sadzirdēt nevar. Tie “sarunājas”, izmantojot ķīmiskus signālus vai bioloģiskus savienojumus.
“Tie ķīmiskie signāli, ko augi spēj izdalīt gaisā, tie ir gaistoši savienojumi, kas kādu distanci var ceļot, un otrs augs viņus var kaut kā sevī uzņemt, absorbēt. Un otrs veids ir pa kaut kādu bioloģisku savienojumu. Mūsu gadījumā šis bioloģiskais tilts ir mikorizas sēne, kas savieno augus savā starpā,” stāstīja Orlovskis.
Pētnieki Biomedicīnas pētījumu un studiju centrā un Valsts mežzinātnes institūtā “Silava” strādā ar dažādiem augiem – burkānu sakņu sistēmām, lucernai līdzīgiem augiem, hibrīdapsēm un bērziem. Lai gan pētījumi vēl turpinās, pirmie dati jau ir ievākti. Lai cik neticami, tas sākotnēji arī neizklausītos, izskatās, ka izvirzītā hipotēze ir patiesa.
“Burkānu saknīšu sistēmā mēs esam atklājuši, ka tas augs, kas ir savienots ar blakus esošo augu, caur šo mikorizas sēņu tīklu uz kairinājumu atbild daudz spēcīgāk. Šobrīd mēs vēl cenšamies noskaidrot to, vai arī viņa noturība pret patogēnas sēnes uzbrukumu mainās vai ne. Bet mēs jau esam noskaidrojuši to medicago augos, lucernai līdzīgā augā, kur mēs esam sapratuši, ka augs atbild atšķirīgi uz dažādiem patogēniem, ja saņem signālus no sava kaimiņauga. Pret vienu patogēnu viņš veido lielāku noturību, pret citu atkal lielāku uzņēmību,” atzina Orlovskis.
Kā pielietot iegūtās zināšanas?
Lai gan vēl ir jāveic plašāki pētījumi un jāmeklē kopsakarības, tas viss pamazām ved uz to, ka augu savstarpējā saziņa nākotnē varēs kalpot par nozīmīgu rīku mežsaimniecībā un lauksaimniecībā.
“Ja mēs noskaidrojam, ka mikorizas sēne veido šos savienojumus un pārvada signālus, kas augam ir svarīgi, aizsargājoties no uzbrucējiem, kukaiņiem, kaitēkļiem vai sēņu vai baktēriju izraisītām slimībām, tad mēs varam domāt, kā šīs zināšanas varam pielietot,” uzsvēra Orlovskis.
Docents norādīja, ka varētu būt divi veidi, kā pētījumu rezultātā iegūtās zināšanas izmantot:
“Viens veids ir, ka mēs veicinām mikorizas sēnes klātbūtni meža ekosistēmā vai arī lauksaimniecības zemēs. Tie var būt speciāli veidoti mikrobioloģiskie preparāti, ko augam pieliek klāt līdzīgi kā mēslojumu. Otrs veids, ja mēs izpētām molekulāros mehānismus, kas ir tā visa pamatā, mēs jau varam sākt domāt, kā augus mērķtiecīgāk krustot, selekcionēt vai arī inženierēt viņu genomus tā, lai tieši šie signālceļi tur būtu visaktīvākie un augam dotu vislielāko labumu.”
Kas nebūt nav mazsvarīgi, varbūt tieši Latvijā izdosies pierādīt visas šīs kopsakarības un, kas to lai zina, iespējams, nākotnē mūsu valsti sauks par vietu, kur cilvēks pirmo reizi iemācījies saprast augu valodu un izprast, kā darbojas dabas veidotais pazemes interneta tīkls.
