Naukowcy Odkrywają, Co Sprawia, Że Kwiat Trupiej Lilii Wydziela Zapach Gnijącego Mięsa
Jeśli poczujesz zapach gnijącego ciała, mogą to być dwie rzeczy: rzeczywiste gnijące ciało lub, jeśli masz szczęście, po prostu gigantyczny, śmierdzący kwiat o nazwie titan arum. Naukowcy właśnie odkryli molekularne powody stojące za charakterystycznym aromatem tej ikonicznej rośliny.
Odkrycie molekularnych mechanizmów zapachowych titan arum
Zespół prowadzony przez G. Erica Schallera z Dartmouth College rzucił nowe światło na mechanizmy molekularne odpowiedzialne za odrażający zapach titan arum, a także zdolność tej rośliny do nagrzewania się tuż przed kwitnieniem. Nowe badania, opublikowane 4 listopada w czasopiśmie PNAS Nexus, po raz pierwszy ujawniają, że titan arum zawiera związek chemiczny o nazwie putrescyna. Choć putrescyna jest znanym związkiem, to po raz pierwszy udało się ją zidentyfikować w titan arum, gdzie odgrywa kluczową rolę w tworzeniu charakterystycznego odoru rośliny.
Czym jest titan arum?
Titan arum, znany również jako „kwiat trupa”, to w rzeczywistości zbiór małych kwiatów skupionych w ogromnej centralnej łodydze, zwanej spadiksem, która może osiągać nawet 3,7 m wysokości. Na szczycie spadiksa znajduje się wyrostek nazywany appendix. Kwiaty te zazwyczaj kwitną co pięć do siedmiu lat, kiedy to warstwa przypominająca płatek, zwana spathą, rozwija się z dolnej części spadiksa, tworząc kielichowaty kształt.
Proces termogenezy i jego rola w rozprzestrzenianiu zapachu
W momencie, gdy kwiat zaczyna kwitnąć, spadiks i appendix zaczynają się nagrzewać w procesie zwanym termogenezą. Temperatura spadiksa może być nawet o 11°C wyższa niż temperatura otoczenia. Choć termogeneza to znany mechanizm w świecie zwierząt (np. drżenie mięśni u ludzi), jest to zjawisko rzadziej spotykane i mniej zrozumiane w świecie roślin. Wkrótce po tym procesie titan arum uwalnia charakterystyczny zapach gnijącego mięsa – mieszankę związków siarkowych mających na celu przyciągnięcie owadów, które pomagają roślinie w rozmnażaniu.
„Kwitnienie tych roślin jest rzadkie i krótkotrwałe, dlatego mamy tylko małe okno czasowe na badanie tych zjawisk,” wyjaśnia Schaller, biolog molekularny.
Analiza genetyczna i chemiczna
Schaller wraz z zespołem badawczym zebrał próbki tkanek od lokalnego okazu titan arum o imieniu Morphy, 21-letniej rośliny rosnącej w szklarni Dartmouth College, podczas kilku cykli kwitnienia. Zespół przeprowadził zarówno analizę genetyczną, jak i chemiczną, aby dowiedzieć się, które geny są zaangażowane w proces termogenezy i powstawania zapachu.
W badaniach molekularnych zespół wyizolował i sekwencjonował RNA rośliny, aby zrozumieć, które geny są aktywowane w momencie, gdy appendix zaczyna się nagrzewać i wydzielać zapach. Okazało się, że próbki pobrane we wczesnych fazach kwitnienia wykazywały wyższą ekspresję genów związanych z transportem siarki, metabolizmem siarki oraz produkcją ciepła.
Współpraca międzynarodowa i wyniki badań
W ramach współpracy z Uniwersytetem Missouri, naukowcy przeanalizowali aminokwasy zawarte w kwiatach za pomocą spektrometrii masowej, techniki służącej do identyfikacji substancji chemicznych. Wyniki potwierdziły wcześniejsze odkrycia z analizy RNA: wykryto podwyższenie poziomów metioniny, aminokwasu zawierającego siarkę, która jest prekursorem związków siarkowych łatwo parujących pod wpływem ciepła, co prowadzi do powstania intensywnego zapachu.
Jednakże, naukowcy również wykryli coś nieoczekiwanego w próbkach spathy: wyższe poziomy aminokwasów będących prekursorami powstawania putrescyny, związku odpowiedzialnego za charakterystyczny zapach gnijącego ciała.
Znaczenie odkrycia i plany na przyszłość
To badanie po raz pierwszy wyjaśnia mechanizmy odpowiedzialne za ciepło i zapach kwiatu trupa na poziomie molekularnym – dlatego co kilka lat niektóre szklarnie na świecie pachną jak scena z kryminału. Schaller planuje teraz przeprowadzić dalsze badania, aby dowiedzieć się, co wyzwala kwitnienie titan arum i czy rośliny w tej samej przestrzeni mogą zsynchronizować ten proces.
Tego rodzaju badania nie tylko przyczyniają się do zrozumienia biologii tej fascynującej rośliny, ale także mogą pomóc w rozszerzeniu wiedzy na temat mechanizmów zapachowych u innych gatunków roślin.
