A szegedi kutatók évek óta keresik a választ arra a kérdésre, miként igazodik a növény belső biológiai órája, az úgynevezett cirkadián óra a természetes környezet 24 órás ciklusához. Ez a felvetés azért jelentős, mert a korábbi kutatások során ismertté vált: a cirkadián óra gondoskodik arról, hogy a növény 3000–4000 génje időben összehangoltan működjék. Ha ugyanis egymással szinkronban jár ez a kétféle óra, az lehetővé teszi számos biokémiai folyamat hatékonyságának növelését. A gének szintjén ez úgy nyilvánul meg, hogy bizonyos géncsoportok aktivitása a 24 órás ciklusok során szabályosan ismétlődő maximumot és minimumot mutat. Azaz: ezek a gének együtt vannak a csúcson, és együtt „pihennek”. Ez a mechanizmus szabályozza például a sejtfal alkotórészeinek termelését, a keményítő lebontását és szintézisét, valamint még sok más alapvető folyamatot, végső soron a növények ökológiai versenyképességét. Amelyik növény „jó formában” van, jól gazdálkodik az idejével, erejével, az a győztes, az egészséges túlélő, amelyik képes magokat termelni, és azokat elszórva szaporodni.

Jól ismert tény, hogy a növények a fényenergiát hasznosítva, a fotoszintézis révén kötik meg a szén-dioxidot, és termelnek oxigént, az azonban már sokszor homályban marad: a növényekben ketyegő cirkadián óra garantálja, hogy az ehhez szükséges összes összetevő időben maximálisan rendelkezésre álljon. Ez a belső időmérő már sötétben is érzékeli a percek múlását: a legkedvezőbb pillanatban készteti működésre azokat a géneket, amelyek felelősek a hatékony fotoszintézishez szükséges molekulák termeléséért. Így ezek a komponensek már sötétben elkezdenek létrejönni, tehát a növények már felkészülten fogadják az első napsugarakat. Hogy a belső óra által szabályozott funkciók a napszakoknak megfelelő módon működjenek, a belső órát úgy kell beállítani, hogy az általa mért idő egybe essék a külsővel, ne késsen, ne siessen ehhez képest. Erre azért van szükség, mert az évmilliók óta, az evolúció során megállás nélkül ismétlődő 24 órás külső ciklusban a napszakok hossza nem teljesen azonos a belső idővel. Ha a növényekben, vagy az emberekben ketyegő cirkadián óra nem kerülne újra és újra szinkronba a külső idővel, a növények anyagcseréje, hasonlóan a mi szervezetünkhöz, mutatná a jet-lag összes tünetét. Ez a jelenség ugyanis – leegyszerűsítve -, nem más, mint a cirkadián óra beállításának a hiánya, így az késik vagy siet. Hosszabb repülőutak során, mivel gyorsan haladunk át a külső időt jelentő időzónákon, a belső óra csak lassan tud ezzel újra szinkronba kerülni, így elkezd késni vagy sietni. Emiatt a cirkadián óra által időzített, élettanilag fontos jelenségek, például az ébrenlétalvás, a külső idő alapján rosszkor történnek.

A cirkadian óra naponta ismétlődő, újabb és újabb beállításában a fény fontos szerepet játszik. Tudjuk, hogy a napfény tartalmaz látható és láthatatlan tartományokat, és azt is, hogy a látható fényben jelen lévő vörös és kék fényt érzékelő fotoreceptorok által szabályozott folyamatok szerepet játszanak a cirkadián óra beállításában. A szegedi kutatók arról számoltak be egy 21 ország részvételével alakult nemzetközi együttműködési hálózat első, Szegeden megrendezett konferenciáján, hogy a napfény láthatatlan komponense, az ultraibolya fény is szerepet játszik az óra beállításában. Bizonyították, hogy a növények specifikusan érzékelik az UV-t, és az UV-szint emelkedése vagy csökkenése hatással van a cirkadián óra működésére. Miután ezt tisztázták, feltették azt a kérdést: igaz ez fordítva is? Vajon befolyásolja-e az óra az UV-sugarak által kiváltott válaszokat a növényekben?

A cirkadián óra a 24 órás fény- (sötét) ciklus során kinyit, becsuk egy kaput: engedi vagy gátolja egyes gének megnyilvánulását. A gének egyes csoportjai éjszaka, más csoportjai hajnalban, megint mások pedig a nap során mutatnak maximális aktivitást. Igen ám, de UV nincs éjjel, viszont a napfényben az UV állandóan jelen van. Kérdés: ha az óra tárt vagy zárt kapukkal szabályozza a gének bekapcsolását, ugyanezt teszi-e az ultraibolya sugárzásra ható génekkel is? A kutatók, akiknek munkáját az EU és az Európai Fejlesztési Alap is támogatja, megállapították, hogy a növények másként reagálnak ugyanazon UV-mennyiségre reggel, a nap folyamán és kora este. A növények válasza megdöbbentően értelmes, mivel kiderült, hogy a cirkadián órának köszönhetően a növények már hajnalban, mielőtt a nap felkelt volna, olyan molekulákat kezdenek el szintetizálni, amelyek az UV-fényt elnyelik. Ha ez történik, akkor – mint ahogy mi napolajjal védjük magunkat –, a növények is megóvják magukat az UV káros sugarai ellen. A szegedi kutatók leírták, hogy a cirkadián óra úgy szabályozza ezeknek a molekuláknak a termelését, hogy a kora reggeli órákra felhalmozódjanak, délután folyamán azonban letiltja ezek további előállítását. A növény ugyanis „tudja”, hogy ez így gazdaságos: miért pazarolna, ha a reggel megtermelt „napolaj” kitart estig. Magyarán: racionálja ennek a „védőszernek” a termelését. S miközben anyagot, energiát takarít meg, saját erőnlétét, életképességét, azaz a fitneszét növeli.

Mire jó ez az újabb felfedezés? Amellett, hogy közgazdászok is tanulhatnak a természettől, alapkutatási eredményről lévén szó, egyelőre már az is hasznos, ha tudjuk: az UV B-sugártól mentes üvegházból délután kitett növénynek jó esélye van arra, hogy a napon elpusztul, azaz megég, hiszen nem áll rendelkezésére annyi „napolaj”, amennyi megóvná ettől. Ha viszont kora reggel pakoljuk ki a gyönge palántákat, azok szerencsés túlélők lehetnek, hiszen nekik éjszaka volt idejük, hogy felkészüljenek a védekezésre. Mindezeken túl a gyógyszeriparban komoly kísérleti-fejlesztő munka folyik annak kidolgozására, hogy milyen módon lehetne optimalizálni a cirkadián óra által szabályozott gének működését, figyelembe véve a gyógyszeradagolást a minimális dózis, a maximális hatékonyság, a költségcsökkentés, a kisebb mellékhatás elérése céljából. Az meg pusztán elhatározás és pénz kérdése, hogy ezeket az ismereteket felhasználva, a gyógyszeripar példáját követve, nekilát-e valaki olyan hatékonyabb agrotechnikai eljárások kidolgozásához, amelyek figyelembe veszik ezeket az alapkutatási eredményeket.