Növényi segélykiáltás
Az USA Utah államának délnyugati része csapadékban szegény, zord terület, amelyen csak néhány növényfaj képes megtelepedni. Közéjük tartozik a vaddohány (Nicotiana attenuata), amely a kutatók szerint különösen beszédes biokémiai értelemben. A jénai Max Planck Intézet kémiai ökológia kutatócsoportja a helyszínen gázkromatográf segítségével mérte és elemezte a vaddohány által kibocsátott illékony vegyületek mennyiségét és összetételét. Eredményeik azt mutatták, hogy a dohánynövény legveszedelmesebb kártevője, az amerikai dohányszender (Manduca sexta) hernyójának támadásakor olyan különleges illatkoktélt bocsát ki, amely ellenállhatatlanul vonzza a hernyókat pusztító darazsakat. Ian Baldwin, a kutatócsoport vezetője szerint a hernyótámadásra beinduló válaszreakció összetettségét az állatok szervezetéből ismert immunfolyamatokhoz lehet hasonlítani.
A támadás után mindössze öt percnek kell eltelnie, és a növény sebesült levelében megindul egy speciális "sebhormon" kiválasztása. 30 perccel később ez a vegyület az egész növényben, a hajtáscsúcsoktól a gyökérzetig, termelődni kezd, beindítva a sejtekben a vészreakciót. Elsőként az úgynevezett zöldlevél-illatanyagok kibocsátása kezdődik meg. A levegő mozgásával több kilométeres távolságra is eljutó illatelegyet a rovarok érzékelik, és néhány közülük már erre "hívó szóra" is megjelenik. Egy órával később a megtámadott növény megkezdi bizonyos génjeinek átprogramozását, hogy képes legyen méreganyagok előállítására. Meglepő módon a kutatók azt találták, hogy a vaddohány nem a más kártevők ellen hatékony idegméreg, a nikotin fokozott termelésével küzd a dohányszender hernyói ellen. Ellenük ez nem is használ. Helyette egy olyan fehérjét állít elő, amely zavart okoz a hernyók emésztésében, valamint a speciális, "darázsvonzó" illékony vegyületek termelésére fordítja energiáit. Tíz órával a hernyók megjelenése után a dohánynövény már nagy mennyiségben bocsátja ki a darazsak számára ellenállhatatlan illatkeveréket, és kisvártatva meg is jelennek a hernyó esküdt ellenségei. A felmentő sereget olyan nőstény darazsak alkotják, amelyek petéiket a hernyó testébe rakják. A lárvák a hernyó lágy, fehérjében gazdag belső részein táplálkoznak, és annak teteméből kelnek ki.
A kutatócsoportban a tapasztaltak alapján több kérdés is felmerült: miért nem az egyébként hatékony nikotinnal küzd a dohánynövény a dohányszender hernyói ellen? Mely ingerek váltják ki a védekező mechanizmus beindítását? Honnan "tudja" a növény, hogy milyen támadóval áll szemben? Ahhoz, hogy ezekre a kérdésekre választ kaphassanak, egy kísérletsorozat öszszeállítására volt szükség. A kísérletek során laboratóriumi körülmények között mérőműszerekkel figyelték a dohánynövény válaszreakcióit különböző sérüléstípusok esetén. A hajtásokat éles pengével hasították le, a leveleket csipeszekkel nyomták össze, ollóval aprították. Mindezek a mechanikai behatások azonban semmilyen reakciót nem váltottak ki a tesztnövényekből, azok teljesen "némák" maradtak. A kutatók ekkor egy olyan technikai eszközt konstruáltak, amellyel a hernyótámadás jobban imitálható: egy a hernyók szájszervének mozgását utánzó robothernyót. A MecWorm készülék előnye, hogy órákon át képes a hernyók rágását tökéletesen imitálni. Azok a növények, amelyeket a robothernyó rágásának tettek ki, megkezdték bizonyos vegyületek kibocsátását, de ezek összetétele különbözött a valódi segélyhívó vegyületektől. Nem volt alkalmas a szövetséges darazsak vonzására sem. Mint később kiderült, az "igazi" vegyületek előállításához még egy ingerre volt szükség: a hernyó nyálára. Amikor a kutatók a MecWorm készüléket felszerelték olyan adagolófejjel, amely a megrágott levélbe a dohányszender hernyójának nyálát adagolta, a növény a laboratóriumban is beindította a hernyótámadás esetére rendszeresített arzenálját, és illatanyagain keresztül hívogatni kezdte a darazsakat. A kísérlet bebizonyította, hogy a növény felismeri támadóját, amihez többféle információt is értékel: egyrészt magát a rágási folyamatot, másrészt a sebesült leveleken át a növény nedveivel érintkező nyál jellemzőit. Az is nyilvánvalóvá vált, hogy a dohánynövény nem fecsérli energiáit a kisebb és nem szisztematikus kártételek esetén. Például, ha erős szélben letörik egy hajtás, akkor nem fordít a növekedéshez és a magok képzéséhez szükséges tápanyagokat a biológiai fegyverkezésre.
A kutatások során arra is fény derült, hogy a veszélyt jelző illatanyagokat más növényegyedek is érzékelik. A szomszédos dohánynövények, mi több, egyes amerikai kutatások szerint más növényfajok egyedei is készenlétbe helyezik védekező mechanizmusukat, ha megérzik a levegőben, hogy a környéken baj van. A sejtszintű riasztás az ő szervezetükben is megindul, és sokkal gyorsabban reagálhatnak, ha a kártevő rajtuk is megjelenik. Ez a fajta "szimatolás", vagyis az illatanyagokkal érkező információk értékelése határozott előnyt jelent a túlélés szempontjából. Ennek igazolására a kutatók olyan vaddohánytöveket ültettek ki az eredeti termőhelyre, amelyekből hiányzott az illatanyagok érzékelését és a válaszreakció beindítását lehetővé tevő gén. A felkészületlen dohánytöveket napokon belül szabályosan ellepték a kártevők, és hamarosan el is pusztultak.
Úgy tűnik, a növények csak látszólag teljesen passzív elszenvedői a kártevők támadásainak. Lehetséges, hogy egyes növényfajok az evolúció során képessé váltak támadóikkal szemben akár valamiféle "tudatosságot" feltételező, összehangolt védekezésre is? Egy biztos, a termesztett növények mára elvesztették e kifinomult és hatékony képességüket. Kérdés marad, hogy vajon a hatalmas táblákon termesztett búza vagy paradicsom géntechnológiával "megtanítható-e" hasonló önvédelemre...
