Sciencemag.cz
Doporučujeme
Pomocí metylací cytosinu v DNA může organismus zapínat či vypínat aktivitu genů.
Rostliny, které zažily silné kompetiční prostředí, jako například existenci v hustém porostu, produkují potomky, kteří jsou úspěšnější v boji o svůj životní prostor. Dokazuje to, že i geneticky totožní jedinci se mohou chovat velmi odlišně díky mezigenerační paměti a toto chování ovlivňuje i další složky ekosystému, jako například koloběh živin. To jsou závěry studie vědců Botanického ústavu AV ČR publikované ve spolupráci s Jihočeskou univerzitou a mezinárodním týmem vědeckých pracovníků v časopise New Phytologist.
„Kompetice neboli konkurence hraje ústřední úlohu v životě rostlin. Rostliny nemají možnost pohybu a nemohou si jednoduše vybrat místo svého pobytu. Proto jakmile jednou zakoření, musí být schopné si udržet svůj životní prostor. A o ten neustále bojovat,“ vysvětluje autor studie Vít Latzel z Oddělení populační ekologie Botanického ústavu AV ČR a dodává: „Mechanismům kompetice se ve vědeckém světě věnuje značná pozornost. Nicméně vědci doposavad přehlíželi jeden důležitý aspekt ze života rostlin – jejich mezigenerační paměť. Právě ta může mít důležitý vliv na jejich kompetiční schopnosti i na fungování celých ekosystémů.“
Mezigenerační pamětí se rozumí například situace, kdy rostlina zažívá nějaké strádání jako je sucho či nedostatek světla, a tuto zkušenost předá svým potomkům. Ti jsou díky tomu lépe připraveni na případné nesnáze a získávají výhodu oproti rostlinám bez této paměti (jejichž rodiče jsou například zdaleka, s úplně jinou zkušeností). Zkušenost rostlina předává pomocí epigenetických procesů, mezi něž patří metylace DNA. Velmi zjednodušeně lze říci, že pomocí metylací cytosinu v DNA může organismus zapínat či vypínat aktivitu genů. Rostlina proto může potomkům předat již „předaktivované“ geny nutné pro úspěšný boj s nepříznivými podmínkami.
Vědci z Botanického ústavu si jako první položili otázku, zda zkušenost s kompeticí mezi rostlinami může být předána potomkům, kteří z ní mohou následně těžit a být úspěšnější při interakci s jinými jedinci. V sérii 4 na sebe navazujících experimentů s pampeliškami zjistili, že rostliny ze silně kompetičního prostředí, které rostly v hustém porostu s jinými rostlinami, produkují zdatnější potomky. To znamená, že například daleko rychleji klíčily a měly obecně rychlejší vývoj či intenzivnější růst kořenů, a jsou tedy úspěšnější v boji o svůj životní prostor. Paměť pozorovaná v rámci pokusů byla přitom umožněna epigenetickými procesy. Vědci to ověřili tak, že u části rostlin experimentálně odstranili některé epigenetické značky a tyto rostliny se poté chovaly, jako by jejich matky nikdy kompetici nezažily.
Jelikož zvýšená kompetiční schopnost je doprovázena strukturálními a chemickými změnami rostlinného těla, vědci se podívali i na další velmi důležitý mechanismus, a to na dekompozici rostlinného materiálu. Ukázali, že listy kompetičně zdatnějších potomků se rozkládají po odumření daleko pomaleji než listy geneticky totožných, avšak kompetičně méně zdatných jedinců. To jasně naznačuje, že paměť rostlin ovlivňuje také následné procesy v přírodě, v tomto případě koloběh živin v ekosystému.
Tato zjištění jsou unikátní a osvětlují přírodní procesy z doposud neznámé perspektivy. Nejen že epigenetická paměť rostlin hraje důležitou úlohu v adaptaci rostlin na různá prostředí, ale efekt paměti má přesah i na celé společenství a ekosystémy. Paměti rostlin by se proto mělo dostat více pozornosti. Měla by být například brána v potaz při modelování fungování ekosystému v budoucích podmínkách (klimatická změna) nebo při produkci osiv v zemědělství.
Výzkum probíhal v úzké mezinárodní spolupráci Botanického ústavu AV ČR s Jihočeskou univerzitou a vědeckými institucemi z Irska, Španělska a Estonska.
Javier Puy, Francesco de Bello, Hana Dvořáková, Nagore G. Medina, Vit Latzel, Carlos P. Carmona (2020) Competition‐induced transgenerational plasticity influences competitive interactions and leaf decomposition of offspring. New Phytologist https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/nph.17037
