Πώς μετρούν τα φυτά την ώρα

Όλα τα έμβια όντα έχουν προσαρμόσει κάθε τους βιολογική διαδικασία με βάση τον 24ωρο κύκλο ημέρας-νύκτας. Ο κιρκαδικός ρυθμός, γνωστός και ως «βιολογικό ρολόι» ρυθμίζει σε κάθε ζωντανό οργανισμό κάποιες πολύ απαραίτητες και σημαντικές βιολογικές λειτουργίες.

Το 2015, επιστήμονες από τις ΗΠΑ ανακάλυψαν ότι τα φυτά έχουν «εσωτερικά ρολόγια» για να ρυθμίζουν την απελευθέρωση των αρωμάτων τους. Συγκεκριμένα είχαν ανακαλύψει ότι το φυτό πετούνια απελευθερώνει ένα άρωμα μετά τη δύση του ηλίου, για να προσελκύει τα νυκτόβια έντομα.

Τα φυτά διαθέτουν κύτταρα που είναι γνωστά ως γονίδια κιρκαδικού ρολογιού και που τους επιτρέπει να μετρούν τους καθημερινούς και εποχιακούς ρυθμούς. Η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας αυτής της διαδικασίας θα μπορούσε να οδηγήσει σε βιώσιμες καλλιέργειες με υψηλότερες αποδόσεις.

«Ανακαλύψαμε ότι τα φυτά μεγαλώνουν πολύ καλύτερα όταν το εσωτερικό τους ρολόι ταιριάζει με το περιβάλλον στο οποίο μεγαλώνουν», λέει ο καθηγητής Άλεξ Γουέμπ, Πρόεδρος της εταιρείας Cell Signaling στο Τμήμα Επιστημών των Φυτών του Πανεπιστημίου Cambridge και κύριος συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύθηκε τον Απρίλιο στο περιοδικό «Science».

Πώς γνωρίζουν τα φυτά την ώρα;

«Ζούμε σε έναν περιστρεφόμενο πλανήτη και αυτό έχει τεράστιο αντίκτυπο στη βιολογία μας και στη βιολογία των φυτών», εξηγεί ο Γουέμπ.

Οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ μελέτησαν ένα μικρό ανθοφόρο φυτό, το arabidopsis thaliana, γνωστό ως αραβιδόψα. Διαπίστωσαν ότι η ρυθμική εναλλαγή φωτός του κύκλου της ημέρας και νύχτας, οδηγεί στην εξέλιξη των κιρκαδικών ρολογιών. Αυτά τα ρολόγια διαμορφώνουν το μεγαλύτερο μέρος της φυσιολογίας των φυτών, της φωτοσύνθεσης, του μεταβολισμού και της ανάπτυξης. Είναι αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν «χρονοκαλλιέργεια».

«Τα φυτά είναι πιο ανθεκτικά στα παράσιτα τη στιγμή της ημέρας που αυτά είναι πιο ενεργά», προσθέτει ο καθηγητής. «Έτσι, ένα απλό φως στο φορτηγό ψυγείο που θα ανάβει και θα σβήνει μιμούμενο τον κύκλο ημέρας / νύχτας, θα χρησιμοποιούσε το εσωτερικό ρολόι των φυτών ώστε να βελτιωθεί η αποθήκευση και να μειωθούν τα απόβλητα».

Πώς θα μπορούσε αυτό να βοηθήσει τη γεωργία;

Τα γονίδια που ελέγχουν τους κιρκαδικούς ρυθμούς σε όλες τις μεγάλες καλλιέργειες, είναι παρόμοια και έχουν πολλά πλεονεκτήματα.

Το κιρκαδικό σύστημα μπορεί να συμβάλει στη ρύθμιση της ανθοφορίας, της βιομάζας, της φωτοσύνθεσης, της χρήσης νερού, των αντιδράσεων στις ακραίες θερμοκρασίες και της άμυνας των παθογόνων, τα οποία είναι σημαντικά συστατικά της απόδοσης στις φυτικές καλλιέργειες.

«Γνωρίζουμε από εργαστηριακά πειράματα ότι το πότισμα των φυτών ή η χρήση φυτοφαρμάκων μπορεί να είναι πιο αποτελεσματικά σε συγκεκριμένες ώρες της ημέρας, πράγμα που σημαίνει ότι οι αγρότες θα μπορούσαν να χρησιμοποιούν λιγότερους από αυτούς τους πόρους. Αυτό θα μπορούσε να εξοικονομήσει χρήματα και να συμβάλει στη βιωσιμότητα», τονίζει ο Γουέμπ.

«Η αποτελεσματικότερη χρήση του νερού είναι ένας σημαντικός στόχος της αειφορίας για τη γεωργία», προσθέτει.

Η μελέτη διαπίστωσε ότι γνωρίζοντας το εσωτερικό ρολόι των φυτών και την ικανότητα αλλαγής του μέσω της γενετικής τροποποίησης, οι κύκλοι φωτισμού και θέρμανσης θα μπορούσαν να συντονιστούν με το φυτό για «εξαιρετικά αποτελεσματική ανάπτυξη».

«Στην κάθετη καλλιέργεια, η χρονοκαλλιέργεια θα μπορούσε να έχει τον απόλυτο έλεγχο της καλλιέργειας. Θα μπορούσαμε να αναπαράγουμε συγκεκριμένα φυτά με εσωτερικά ρολόγια κατάλληλα για καλλιέργεια σε εσωτερικούς χώρους και να βελτιστοποιήσουμε τους κύκλους φωτός και θερμοκρασίας», εξηγεί ο καθηγητής.

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η γνώση των εσωτερικών ρολογιών των φυτών θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει στη μείωση της βλάβης που προκαλούν τα παράσιτα και παρέχει μια ευκαιρία στη χρονοκαλλιέργεια να κάνει την παραγωγή τροφίμων πιο βιώσιμη.

Η μελέτη παρουσιάζει επίσης μια παρόμοια ιδέα που θα μπορούσε να εφαρμοστεί στην ανθρώπινη ιατρική: «χρονοιατρική». Αυτό σημαίνει ότι τα φάρμακα είναι πιο αποτελεσματικά όταν λαμβάνονται σε μια συγκεκριμένη ώρα της ημέρας.

Πηγή: ert.gr