Liepos 17 d. Vytauto Didžiojo universiteto Botanikos sodo renginys „Kvapų naktis“ gamtos mylėtojus suburs pasimėgauti daugybe netikėtų potyrių ir pramogų. Kodėl žiedai fluorescuoja? Kam prinokusiam bananui švytėti? Ar švytintys junginiai apsaugo augalus nuo kenkėjų? Į šiuos ir kitus klausimus vienoje įdomiųjų paskaitų atsakys VDU Botanikos sodo mokslo darbuotoja dr. Asta Malakauskienė. Tyrėja kvies sužinoti, kokias išmaniąsias augalų paslaptis pavyko pamatyti ir nufotografuoti Lietuvoje ir kokių žinių ji pasisėmė iš pasaulio mokslininkų atradimų. Paskaita vyks rožyne prie oranžerijos, pradžia – 21.45 val.
Nors mūsų akys nėra pritaikytos matyti kai kurias augalų paslaptis, tačiau galime pasitelkti ultravioletinės šviesos šaltinį, kad pamatytume tai, kas skirta vabzdžiams apdulkintojams ar kai kuriais atvejais vabzdžiams aukoms; paukščiams, ropliams, smulkiems graužikams – sėklų išnešiotojams ir panašiai. dr. Anot A. Malakauskienės, beveik visus augalus būtų galima vadinti biofluorescenciniais organizmais, nes juose ultravioletinėje šviesoje raudonai fluorescuoja chlorofilas. Melsvai žalia (480–520 nm ilgio banga) fluorescencija augaluose dažnai susijusi su ferulo rūgštimis, kovalentiškai sujungtomis prie ląstelių sienelių, o raudona (620–700 nm ilgio banga) ir tolimoji raudona (700–850 nm ilgio banga) fluorescencija – su chlorofilu žalio mezofilio ląstelių chloroplastuose. Biofluorescenciniai organizmai – organizmai, švytintys apšvietus papildomu šviesos šaltiniu (dažniausiai ultravioletine šviesa), nes juose yra medžiagų (fotoproteinų arba fluorescuojančių baltymų, terpenoidų, kumarino glikozidų, kurkuminoidų ir begalės kitų), kurios geba vieno bangos ilgio šviesą sugerti, transformuoti ir atspindėti kito bangos ilgio šviesą. Anot A. Malakauskienės, aukštesniuosiuose augaluose, dumbliuose ir bakterijose chlorofilo fluorescencija yra daugeliu atvejų vertinama kaip fotosintetinės energijos konversijos (saulės energijos virsmo į cheminę energiją) rodiklis.
Parodo augalo būklę ir pritraukia galimus žiedo lankytojus
„Remiantis chlorofilo fluorescencija galima įvertinti, ar augalai yra geros būklės, aktyviai vykdo fotosintezę, ar vaisiai pakankamai prinokę, kurios augalo dalys paveiktos tam tikrų ligų, kuriose dalyse prasidėjo puvimas, džiūvimas ir panašiai. Fluorescencijos intensyvumą lemia fluorescuojančių medžiagų koncentracija, vidinė lapų ląstelių optika, leidžianti laisvai prasiskverbti šviesai arba ją slopinanti, taip pat energijos pasiskirstymas tarp vienu metu augale vykstančių procesų: fotosintezės, šilumos gamybos bei chlorofilo fluorescencijos emisijos“, – teigė dr. A. Malakauskienė.
Tai, kaip žiedai atrodo vabzdžiams apdulkintojams, yra labai svarbu augalui, kad pritrauktų kuo daugiau galimų žiedo lankytojų. Anot dr. A. Malakauskienės, ne tik kvapas, spalva ar specifinė žiedo forma vilioja vabzdžius. „Pasirodo, kad fluorescuojančios žiedų dalys – kuokeliai su žiedadulkėmis, purkos, nektarinės ir kt. – yra dar vienas pritraukiantis veiksnys. Pavyzdžiui, žalia spalva fluorescuoja pigmentai betaksantinai – dienos šviesoje jie yra geltonai oranžinės spalvos, – o bitės ir kai kurios šikšnosparnių rūšys turi regos receptorius, kurie jautrūs žaliai šviesai ir dėl to gali geriau aptikti ryškesnius taikinius – geltonai oranžinius žiedus – nei blausius. Žiedo švytėjimas ultravioletinėje šviesoje gali būti būdingas tam tikrai augalų rūšiai, bet gali ir atsirasti trumpam tam tikrose žiedo dalyse. Dulkinės, liemenėlis ir žiedadulkės kartais pasižymi trumpalaike fluorescencija“, – teigė dr. A. Malakauskienė.
„Ypač ryškiai fluorescuoja kai kurių žiedų nektarinės, pavyzdžiui, dygiosios slyvos žiedų. Manoma, kad ten kaupiasi fluorescuojantys fenoliniai junginiai. „Ultravioletinėje šviesoje švyti ir kai kurių augalų neapvaisintų žiedų purkos, tačiau švytėjimas nėra ryškus, gana sunku jį užfiksuoti fotoaparatais. Kartais švyti ir tam tikros zonos pažiedėse. Vabzdžiaėdis augalas Nepenthes khasiana savo ąsotėlio formos žieduose turi ultravioletinėje šviesoje melsvai švytinčią zoną, kad priviliotų aukas įskristi į vidų“, – pasakojo mokslininkė.
Švyti ir vaisiai bei daržovės
Didelė vaisių ir daržovių įvairovė taip pat pasižymi chlorofilo fluorescencijos pokyčiais, kai jie bręsta, noksta, sirpsta ar atsako į stresą iš aplinkos (pavyzdžiui, prinokusiame obuolyje chlorofilas, apšvietus ultravioletine šviesa, švytės silpnai raudonai). Kaip teigia dr. A. Malakauskienė, kai kurie vaisiai, atvirkščiai – sunokę pradeda fluorescuoti stipriai dėl to, kad juose ima kauptis chlorofilo irimo produktai (pavyzdžiui, prinokusiuose bananuose susikaupia chlorofilo katabolitas 56 (FCC-56), kuris lemia prinokusių bananų švytėjimą šviesiai melsva spalva). „Kam prinokusiam bananui švytėti? Mokslininkai mano, kad galimi du variantai – švytėjimas skirtas šikšnosparniams, mintantiems bananais ir skraidantiems daugiausia nakties metu, arba tai paties vaisiaus apsauga nuo ultravioletinių spindulių. Melsvos spalvos fluorescenciją, kartais ryškiai geltoną ar žalsvai geltoną, galime pastebėti daugelyje džiūstančių ar pradėjusių pūti augalo dalių, tai taip pat susiję su chlorofilo irimo produktais“, – pasakojo mokslininkė.
Apsaugo nuo kenkėjų ir žolėdžių
„Dauguma uosių ir kaštonų rūšių sintetina eskuliną ir eskuletiną. Manoma, kad šis melsvai švytintis junginys yra augalų sintetinamas ne šiaip sau, o apsaugoti pumpurams nuo ultravioletinių spindulių bei apsisaugoti nuo kenkėjų ir žolėdžių, nes jis jiems nuodingas. Eskulino taip pat yra žalčialunkio medienoje, pienėse – daugiau lapuose ir žieduose nei šaknyse – ir karpažolėse. Sakai dažniausiai sudaryti iš įvairių terpenų. Būtent dėl terpenų sakai yra toksiški, bet taip pat gana ryškiai fluorescuoja 450–610 nm ilgio banga – nuo mėlynos iki žalios ir geltonos, net iki oranžinės spalvos“, – pasakojo tyrėja.
Kai kurių sumedėjusių augalų mediena ultravioletinėje šviesoje švyti geltona, žalia, oranžine, rausva ar melsva spalva. „Medžiui bręstant ir senstant, šerdies zonoje kaupiasi ypač daug fenolinių junginių. Rūgščiojo žagrenio šioje medienos zonoje randama daug įvairių taninų ir flavonoidų, o su amžiumi jų koncentracija didėja. Baltažiedės robinijos šerdies medienoje rasta 41 skirtingas flavonoidas, bet yra duomenų, kad švytėjimą daugiausia lemia robinetino koncentracija“, – teigė dr. A. Malakauskienė.
Ciberžolės gamina geltonai fluorescuojantį kurkuminą. „Kurkuminas yra diarilheptanoidas, priklausantis kurkuminoidų grupei, kurie yra natūralūs fenoliai, atsakingi už ciberžolės geltoną spalvą. Kurkumino spalva rūgštiniame ir šarminiame tirpale nevienoda: rūgštiniame geltona, o šarminiame raudono atspalvio. Kai kurie pienines sultis gaminantys augalai taip pat švyti ultravioletinėje šviesoje. Perlaužę stiebą ar nuplėšę didžiosios ugniažolės lapą, pamatytume oranžine spalva fluorescuojančias sultis. Jose gausu fenolinių junginių, dopamino, įvairių alkaloidų, bet daugiausia oranžinę fluorescenciją lemia berberino arba cheleritrino fluorescencija. Paprastosios kiaulpienės baltose sultyse taip pat yra fluorescuojančių medžiagų: flavinų, kumarinų, flavonoidų ir jų glikozidų“, – apie įdomiosios gamtos paslaptis pasakojo dr. Asta Malakauskienė.
Fotografijų autorė dr. Asta Malakauskienė
Paskaita „Išmanusis augalų švytėjimas“ yra viena iš renginio „Kvapų naktis“ dalių. Renginys vyks VDU Botanikos sode liepos 17 d., penktadienį. Su išsamia „Kvapų nakties“ programa kviečiame susipažinti www.botanika.vdu.lt