Levélerezet – nemcsak a növénynek optimális ez a fajta szállítási hálózat

Marcelo Magnasco arra gondolt, hogy a levél erezete vélhetően úgy fejlődött az evolúció során, hogy a lehető leghatékonyabban, a legkevesebb anyag felhasználásával, a legnagyobb mennyiségű vízzel tudja ellátni a levél teljes felületét. Az érhalózat szerkezetére a klasszikus elmélet szerint a válasz egyszerű: az optimális érhálózatnak faszerűnek kell lennie. A vastag erekből vékonyabb erek ágaznak el, az érhálózat hurokmentes.

A kezében tartott levelet a fényhez tartva azonban Magnasco rámutatott, hogy a főeret követő első két-három elágazás után a faszerű rendeződést az erek hurkokban gazdag hálója váltja fel. A falevél érhálózata tehát nem egy fa! Erről bárki meggyőződhet, akár egy kétszikű növény levelét vizsgálva. Szöllősi Gergely szerint a rózsa és a citromfa különösen alkalmas erre a célra, de a babérlevél is működik.

De miért is érdekes ez? A válasz egyszerű: az optimális szállítási hálózatok nem csak a növényi levélben fontosak. Több, különböző tudományterületen is hasonló eredményre jutottak a kutatások: a legkevesebb költség mellett legnagyobb forgalmat kiszolgáló szállítási hálózatok hurokmentesek, vagyis faszerkezetűek. Ennek klasszikus példája az önszerveződően létrejött folyóhálózatoké, melyekben a patakoktól a folyamokig az egyre növekvő vízhozamú vizek hierarchiáját figyelhetjük meg. Ezzel szöges ellentétben áll azonban a levelek hurkokban gazdag érhálózata. Mi ennek a magyarázata?

New Yorkba érkezve Szöllősi Gergely belemerült a tudományba. A kísérletek eleinte abból álltak, hogy a 68. utca sarkán lévő virágostól minden másnap frissen beszerzett rózsákat a leveleitől megfosztotta. A leveleket különböző módokon megsértette, illetve vízmegvonással stresszhelyzetbe hozta. Fluoreszcens festék segítségével a víz áramlását, illetve a gázcserenyílások mozgását is sikerült rögzíteni.

A kísérletek és a számítógépes szimulációk segítségével igazolták, hogy két általános érvényű esetben a hurkokban gazdag szerkezet az optimális – legkevesebb költség mellett legnagyobb forgalmat kiszolgálni képes – szállítási hálózat. A hurkokban gazdag hálózatok akkor optimálisak, ha a hálózatnak véletlenszerű meghibásodás/támadás (levelek esetén például rovarok) jelenlétében kell ellátnia feladatát. Akkor is ez a formáció az optimális, ha a hálózat terhelése időben és térben egyenetlen, vagyis amikor a hálózat különböző pontjait egymástól függetlenül, változó időpontokban kell ellátni –mint például a vízelvonás általi stressznek kitett levélben.

A magyarázó cikkek megírásával nem ért véget a kutatás, New Yorkban, Lyonban és az ELTE-n folytatják a hurkok feltárását.