daraxtning sirli ishi: kunduzi uxlab, kechasi ishlash

Kimdir buni tushuntirsin

1800-yillarning boshida mashhur sayohatchi va tabiatshunos Aleksandr fon Gumbolt tropik o'rmonlarda sayr qilib yurgan edi. U bir bargni suvga solib qo'ydi — tabiiyki, fotosintez belgisi sifatida kislorod pufakchalarini ko'rishni kutgan edi. Ammo hech narsa bo'lmadi. Barg tinchgina yotar edi.

Qanday bezovtalik.

Lekin muammo bargda emas edi — u oddiy emas.

Gumbolt tasodifan tabiatning eng aqlli hiylalaridan birini kashf etgan ekan. Va olimlar hali ham bu qanchalik ajoyib ekanini o'rganmoqda.

Tungi ish rejimi

Ko'pchilik o'simliklar kunduzi faol. Quyosh nurini yutadi, karbonat angidridni singdiradi, kislorodni chiqaradi. An'anaviy fotosintez.

Ammo muammo bor: barglardagi mayda tuynuklar — stomalar — CO2 ni ichkariga o'tkazadi, lekin suvni ham tashqariga chiqaradi. Cho'llaburonda derazalarni ochiq qoldirganga o'xshaydi.

Biroq ba'zi o'simliklar buni chetlab o'tishni o'rgangan. Ular tunning sovuqligini kutadi.

Bu oqilona daraxtlar stomalarni issiq paytda yopiq tutadi, harorat pasayganda esa ochadi. Tunda CO2 yig'adi, uni alohida saqlaydi (buning uchun malik kislota ishlatiladi), keyin quyosh chiqqanda energiyaga aylantiradi.

Olimlar buni CAM fotosintez deb ataydi — Crassulacean Acid Metabolism so'zlarining qisqartmasi.

Rekordchilar oilasi

Endi eng qiziq qismi: Vena universitetidan tadqiqotchilar guruhi tropik daraxtlar oilasi — Clusia — da CAM fotosintezni o'rganishga qaror qildi. Natija? Aql qotarli.

Clusia jinsi —yer yuzidagi yagona daraxtlar guruhiCAM dan foydalanadi. Bu allaqachon noyob, lekin eng qiziq tomoni: turli Clusia turlari CAM ni bir xil yo'l bilan ishlatmaydi. Ba'zilari to'liq ishonadi, ba'zilari faqat stress paytida o'tadi, ba'zilari esa gibrid usulni tanlaydi.

Bu shunday narsaga o'xshaydiki, oila a'zolari bir tilda gapiradi, lekin turli shevalarda.

Tadqiqotchilar sababini bilmoqchi edi. Shuning uchun uchta Clusia turining genomlarni tahlil qildilar.

Nusxa ko'paytirish evolyutsiyasi

Kashfiyot evolyutsiya nuqtai nazaridan juda qiziqarli.

Uchala tur ham qadimgi poliploidlar ekan. Bu degani — ularning genomlari bir paytlar takrorlangan. Tasavvur qiling, butun retseptlar kitobini fotokopiya qildingiz, keyin yana bir marta. Genetik material ikki barobar ko'paydi.

Ammo ortiqcha nusxalar bekor qolmagan. Millionlab yillar davomida bu takrorlangan genomlar qayta tartiblandi, kamaydi va boshqacha ishlay boshldi. Ba'zi genlar yo'qoldi. Ba'zilari o'chirildi. Ba'zilari esa tamoman yangi vazifalarni oldi.

"Genomlar oddiygina ko'paymagan; millionlab yillar davomida ular qayta tartiblandi, kamaydi va yangidan ishlab chiqildi," dedi tadqiqot rahbari Volfram Vekverth.

Mana shu genetik o'zgartirish tufayli turli Clusia turlari CAM fotosintezga o'ziga xos yondashuvlarini rivojlantirdi. Tabiat CAM ni bir marta ixtiro qilmagan — u har qanday holatda qayta kashf etilgan.

Uch daraxt, uch usul

Genetik farqlar amalda nima anglatishini tushunish uchun tadqiqotchilar daraxtlarni tabiiy muhitga yaqin sharoitda o'stirdi va kun bo'yi kuzatdi.

Natija shunday bo'ldi:

Clusia rosea — rekordchi. U CAM ga to'liq o'tadi, har kecha katta hajmda CO2 ni malik kislota sifatida saqlaydi. Suvni saqlash uning birinchi o'rinda.

Clusia minor — kutyapsizlarchi turi. Odatiy holda oddiy fotosintezdan foydalanadi, lekin qurg'oqchilik yoki quyosh stressi paytida CAM ga o'tadi.oqilona tanlov.

Clusia major — o'rtadagi yo'ldagi. Ikki usulni ham qo'llaydi — sharoitga qarab. Ular orasida eng muvozanatli tur.

Bu xulq-atvor faqat kuzatilmadi — daraxtlarning gen faolligida va metabolizmida aniq ko'rindi. Tadqiqotchilar genom o'zgarishlari bilan kunlik xulq-atvor o'rtasidagi bog'liqlikni ko'rdi.

Bu bizga nega muhim?

Yaxshi, demak tropik daraxtlarning suvni tejash hiylasi bor. Lekin bu bizga nima beradi?

Eng muhim jihati: CAM o'simliklari odatiy o'simliklarga nisbatan anchagina kam suv talab qiladi. Oddiy ekinlar doimiy sug'orishni talab qilsa, CAM o'simliklari bir xil hosil berish uchun undan kamroq suv sarflaydi.

Iqlim o'zgarishi tufayli qurg'oqchilik, issiqlik to'lqinlari va suv tanqisligi ortib borayotgan bir davrda bu juda muhim xususiyat.

Ushbu tadqiqotdan olingan yangi genom ma'lumotlari tadqiqotchilarga CAM o'simliklarini suv tejashga qodir qilgan aniq metabolik jarayonlarni aniqlashga yordam beradi. Kelajakda bu bilim olimlarga qurg'oqchilik sharoitida o'sa oladigan yangi ekin navlarini yaratishda yo'l ochishi mumkin.

Bu uzoq muddatli maqsad, albatta. Lekin ba'zan tabiatning millionlab yil oldin hal qilgan muammosini tushunish bizga o'z muammolarimizni hal qilish uchun reja berishi mumkin.

Xulosa

O'simliklar biz o'ylagandan ko'ra moslashuvchanroq. Sharoit qiyinlashganda evolyutsiya ijodkor bo'ladi. Clusia daraxtlari butun kunlik rejimini o'zgartirishni — asosan tungi ishga o'tishni — o'rgangan suvni saqlash va omon qolish uchun.

Endi bu qobiliyat qanday evolyutsiya qilganini tushunsak, ekinlarimizga yordam berishimiz mumkin.

Shunday qilib, keyingi marta quyoshda tinch ko'rinadigan o'simlikni ko'rsangiz, esda tuting: ba'zilari asl ishlarini kechasi qoldiradi. Va rosttan ham, bu tushunarli hol.