Ένας εχθρός επιτίθεται σε ένα δέντρο. Το δέντρο τον αποκρούει και στέλνει ένα προειδοποιητικό μήνυμα. Τα κοντινά δέντρα στήνουν τη δική τους άμυνα. Το δάσος σώζεται: Μπορεί να σας θυμίζει σκηνή από την τριλογία The Lord of The Rings, στην ταινία The Two Towers, οπού τα γηραιά δέντρα Εντ μάχονται για την επιβίωσή τους.
Η επικοινωνία μεταξύ των φυτών, ωστόσο, δεν είναι κάτι βγαλμένο από τον κόσμο της Μέσης Γης του Τόλκιν, δεν αποτελεί μυθοπλασία. Τα δέντρα έχουν πράγματι την ικανότητα να επικοινωνούν μεταξύ τους και να προειδοποιούν το ένα το άλλο, όταν αφουγκράζονται την ύπαρξη κινδύνου.
Μια νέα μελέτη εξηγεί πώς τα τραυματισμένα φυτά εκπέμπουν ορισμένες χημικές ενώσεις, οι οποίες μπορούν να διεισδύσουν στους εσωτερικούς ιστούς ενός υγιούς φυτού και να ενεργοποιήσουν την άμυνα μέσα από τα κύτταρά του.
Η καλύτερη κατανόηση αυτού του μηχανισμού θα μπορούσε να επιτρέψει στους επιστήμονες και τους αγρότες να βοηθήσουν στην ενίσχυση των φυτών έναντι επιθέσεων εντόμων ή ξηρασίας, πολύ πριν αυτές συμβούν. Τα φυτά προφανώς δεν έχουν αισθητήρια όργανα, όπως αυτιά και μάτια, αλλά οι παλαιότερες έρευνες δείχνουν ότι επικοινωνούν με το περιβάλλον τους, εκπέμποντας χημικές ουσίες γνωστές ως πτητικές οργανικές ενώσεις, τις οποίες μπορούμε να μυρίσουμε.
Σύμφωνα με τον Masatsugu Toyota, επικεφαλής της έρευνας που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό Nature Communications, είναι η πρώτη φορά που η επιστήμη καταφέρνει να οπτικοποιήσει την επικοινωνία μεταξύ φυτών. Ο ίδιος δηλώνει ότι η χρήση αυτής της οπτικοποίησης μπορεί να βοηθήσει στην ενημέρωση του φυτού, έτσι ώστε αυτό να ενεργοποιήσει διαφορετικές αντιδράσεις άμυνας ενάντια σε μια μελλοντική απειλή.
Η ιδέα πίσω από δέντρα που μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους άρχισε να εδραιώνεται τη δεκαετία του 1980. Δύο οικολόγοι τοποθέτησαν εκατοντάδες κάμπιες στα κλαδιά μιας ιτιάς και ενός σκλήθρου, για να παρατηρήσουν πώς θα αντιδρούσαν τα δέντρα. Διαπίστωσαν ότι τα δέντρα που δέχθηκαν επίθεση άρχισαν να παράγουν χημικές ουσίες, που έκαναν τα φύλλα τους άγευστα και δύσπεπτα, ώστε να αποτρέψουν τα έντομα.
Ωστόσο, οι επιστήμονες ανακάλυψαν κάτι ακόμα πιο περίεργο. Τα υγιή δέντρα του ίδιου είδους, που βρίσκονταν 30 ή 40 μέτρα μακρύτερα και δεν είχαν ριζικές συνδέσεις με τα κατεστραμμένα δέντρα, ανέπτυξαν επίσης την ίδια χημική άμυνα, για να προετοιμαστούν ενάντια σε μια εισβολή εντόμων. Αυτές οι πρώιμες ερευνητικές ομάδες κατάφεραν να αποδείξουν ότι τα δέντρα έστελναν πράγματι χημικά σήματα το ένα στο άλλο μέσω του αέρα, κάτι που σήμερα είναι γνωστό ως «plant eavesdropping».
Τις τελευταίες τέσσερις δεκαετίες, οι επιστήμονες μελετούν αυτή την επικοινωνία από κύτταρο σε κύτταρο σε περισσότερα από 30 είδη φυτών, συμπεριλαμβανομένων των φασολιών Λίμα, του καπνού, της ντομάτας, του φασκόμηλου και των ανθοφόρων φυτών της οικογένειας της μουστάρδας.
Τα φυτά προφανώς δεν έχουν αισθητήρια όργανα, όπως αυτιά και μάτια, αλλά οι παλαιότερες έρευνες δείχνουν ότι επικοινωνούν με το περιβάλλον τους εκπέμποντας χημικές ουσίες γνωστές ως πτητικές οργανικές ενώσεις, τις οποίες μπορούμε να μυρίσουμε. Τα φυτά μπορούν να παράγουν μια σειρά από αυτές τις ενώσεις για διαφορετικούς σκοπούς. Ορισμένες χρησιμοποιούνται για την προσέλκυση επικονιάσεων ή ως άμυνα κατά των παρασιτικών εντόμων.
Μια συγκεκριμένη κατηγορία αυτών των ενώσεων εκπέμπεται, όταν ένα φυτό τραυματίζεται: Τα πράσινα φυλλώδη πτητικά συστατικά. Αυτά εκπέμπονται, όπως υποδηλώνει και το όνομά τους, σχεδόν από κάθε πράσινο φυτό με φύλλα και παράγονται, όταν ένα φυτό τραυματίζεται. Ένα παράδειγμα αυτής της ένωσης είναι η μυρωδιά που απελευθερώνεται από το φρεσκοκομμένο γρασίδι.
Στη νέα μελέτη, ο Toyota και οι συνεργάτες του συνέθλιψαν με το χέρι φύλλα μουστάρδας και ντομάτας και τοποθέτησαν κάμπιες πάνω τους, για να προκαλέσουν την εκπομπή διαφόρων πτητικών ουσιών. Στη συνέχεια, σκόρπισαν μεμονωμένες αναθυμιάσεις σε υγιή φυτά, για να δουν αν αυτά θα αντιδρούσαν. Προκειμένου να παρακολουθήσουν τις αντιδράσεις των υγιών φυτών, τροποποίησαν γενετικά τα φυτά, έτσι ώστε τα ιόντα ασβεστίου να φθορίζουν όταν ενεργοποιούνται στο εσωτερικό μεμονωμένων κυττάρων.
Η σηματοδότηση του ασβεστίου είναι σημαντική για τις κυτταρικές λειτουργίες στους περισσότερους ζωντανούς οργανισμούς στη Γη, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Όταν ένα ηλεκτρικό σήμα μεταφέρεται στους κινητικούς νευρώνες μας, οι δίαυλοι ιόντων ανοίγουν και επιτρέπουν στο ασβέστιο να πλημμυρίσει στο εσωτερικό τους. Αυτή η αύξηση του ασβεστίου μπορεί να προκαλέσει την απελευθέρωση ενός νευροδιαβιβαστή, η οποία έχει ως αποτέλεσμα τη μυϊκή συστολή σε ένα μυϊκό κύτταρο. Η σηματοδότηση ασβεστίου, είπε η Toyota, λειτουργεί με παρόμοιο ρόλο στα φυτά.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι η σηματοδότηση ασβεστίου αυξήθηκε πρώτα στα κύτταρα φρουράς που σχηματίζουν τους πόρους των φύλλων του φυτού, ή τα στόματα -ένα σημαντικό εύρημα, καθώς δείχνει ότι οι ενώσεις απορροφώνται στους εσωτερικούς ιστούς του φυτού.
Η σηματοδότηση ασβεστίου, δηλώνει ο Toyota, είναι σαν ένας διακόπτης που ενεργοποιεί τις αμυντικές αντιδράσεις του φυτού. Αφού αυξήθηκε η σηματοδότηση, η ομάδα διαπίστωσε ότι το φυτό αύξησε την παραγωγή ορισμένων γονιδιακών εκφράσεων για να προστατευθεί, όπως για παράδειγμα η παραγωγή ορισμένες πρωτεϊνών που εμποδίζουν τα έντομα από το να προσβάλλουν το φυτό, προκαλώντας τους διάρροια.
Με αυτή την ανακάλυψη, οι ερευνητές λένε ότι τα φυτά θα μπορούσαν να αποκτήσουν ανοσία έναντι απειλών και στρεσογόνων παραγόντων πριν καν αυτοί συμβούν -το ισοδύναμο της χορήγησης εμβολίου σε ένα φυτό. Για παράδειγμα, η έκθεση υγιών φυτών σε φυτά που έχουν προσβληθεί από έντομα θα μπορούσε να ενισχύσει τη γενετική τους άμυνα, ώστε οι αγρότες να χρησιμοποιούν λιγότερα φυτοφάρμακα, ή ακόμη και στη συγκράτηση επιπλέον νερού σε περίπτωση ξηρασίας.
