Hogyan növekszik a növények • Elena Naimark • Tudományos hírek az "elemekről" • Biológia, tudomány Oroszországban

Hogyan növekszik a növények?

A föld legősibb fái közé tartozik a fenyő ()Pinus longaeva) növekszik Kaliforniában (USA). Több mint 4000 éves (fotó: biology.fullerton.edu)

A növényeknél nyilvánvalóan nincs egységes öregedési mechanizmus. A különböző növények nemcsak eltérő sebességgel, hanem különböző okokból is eljutnak. Vannak esetek az "örök növények". Az evolúció során a hosszú életű és a rövid életű formák közötti átmenet ismételten bekövetkezett.

A Moszkvai Állami Egyetem biológiai tanszékének geobotanikája foglalkozik az öregedés és a növényi élettartam alakulásának tanulmányozásával. Az idősödéssel kapcsolatos minden kutatás közérdekű. Ugyanakkor nem számít, hogy melyik objektum szolgál kísérleti modellként – egy személy, egy fonálféreg vagy egy kacsafej – minden élőlény a születés, az öregedés és a halál rejtélyét hordozza. Ráadásul a növények, amelyek között vannak rövid élettartamú pecsétesek és rekordbirtokosok, a Római Birodalom bukásának tanúi. És bár a P. Yu. Zhmylev cikkében megjelent cikk Journal of General Biology, a növényi élet és az öregedési programok közötti kapcsolatra összpontosít, valójában ez a felülvizsgálat sokkal szélesebb. A növények élettartama, amint azt a tények hatalmas változata bizonyítja, a külső körülmények hatására megváltozhat, és a kiválasztás során rögzíthető minden adaptív vonás.Az öregedés az adaptív tulajdonságok szempontjából tekinthető, amelyek eltérő eredetűek különböző növénycsoportokban.

A szűklátószögű szempontból az öregség nyilvánvaló jelenség, amikor az emberek fizetik a nyugdíjukat, és a lábuk nem jár jól. A kutató szempontjából az öregség olyan összetett fogalom, amelyet nehéz meghatározni. Ebben az értelemben a növények kiváló okok az érveléshez, hiszen köztük olyan ismert éves képviselők, akik közvetlenül a termést követően halnak meg, és potenciálisan halhatatlan növények vannak, amelyek virágzik és nő, amíg egy külső erő el nem pusztítja őket. Ezenkívül nehéz megkülönböztetni a növények egyedeit, végtelen számú vegetatív hajtást adni, és ennek megfelelően meghatározni életének időzítését. Az utóbbi esetben az öregedés fogalma filozófiaibb, mint a szigorúan tudományos.

A modern tudósok az öregedés 300 hipotéziseiről beszélnek, de három fő területre illeszkednek. A hipotézisek első csoportja arra utal, hogy az öregedés és a halál a genomba ágyazott folyamat. Az elavult egyéneknek elkerülhetetlenül engedniük kell (helyet, erőforrásokat) a fiatal utódaiknak.Ezért a természet gondoskodott az élet folytonosságáról, a gének öregedésének speciális programjáról, azaz az önpusztításról. Az öregedési program valóságát a korlátozó számú sejtosztódás (Hayflick limit), a sejtosztódás telomerázszámlálójának felfedezése igazolja. Azonban P. Yu. Zhmylev azt állítja, hogy a növények valószínűleg nem adnak sok tényt egy ilyen programozott sejtosztásos számláló támogatására. Azonban néhány növény megtalálta a géneket, amelyek felelősek a levelek öregedéséért. Az éves növények, pl. A cirok leveleinek öregedése gének közel állnak a virágzó génekhez, ezért logikus feltételezni, hogy a virágzás elkerülhetetlenül öregedést eredményez. Ez a kapcsolat azonban nem annyira egyértelmű, hiszen eddig mintegy 30 levélöregedő gén létezik, amelyek egy összetett szabályozói hálózat. És maga a virágzás is jelentős számú gén által szabályozható, és teljesen független az öregedéssel, mint a rizsre jellemző. Úgy tűnik, a növényeknek nincs univerzális genetikai készülékük a hosszú élettartamra.

A hipotézisek második csoportja az öregedéshez kapcsolódik, a génexpresszió véletlen hibáinak fokozatos felhalmozódásával. Valójában az evolúció megpróbálta a legjobban, és testre adaptálta a környezeti körülményeket, fejlődött a betegségekkel szembeni ellenállás, de egy jól működő szervezet egy bizonyos időpontban megszűnt a környezettel szemben, az idősödött. Ez azt jelenti, hogy az öregség nem alkalmazható, hogy a testben felmerülő problémák felhalmozódnak. Például a híres biológusok között a rezuhovidka Arabidopsis thaliana a mutációk felhalmozódása kevésbé stabil és kevésbé szaporodó lesz, életének feltételei csökken.

Másrészről a károsodott gének javítása hosszú élettartamú növényekben aktiválódik, a mutációk száma változatlanul csökken. Ráadásul a szomatikus mutációk számának várható növekedése ellenére "a növények életük végén sem mutathatnak öregedés jeleit. Tehát az 5000 éves fenyőben Pinus longaeva nincsenek mutációk a mutáció öregedésének. " Mind a hipotézisek első, mind a második csoportja logikailag igazolt, és elegendő számú tényező van az arzenáljukban, ám ellentétben állnak egymással: az első esetben az öregség természetes folyamatnak számít, a másodikban sztochasztikus.

A mutáció felhalmozási hipotézisének természetes kiterjesztése és kiterjesztése mellett a "soma recovery" és a hozzá közel álló ötletek fogalmát javasolták. A szervezetnek korlátozott kapacitása van a genetikai hibák kijavítására: ha egy növény minden erejét a virágok és magvak termesztésére dobja, akkor egyszerűen nincs elegendő erőforrás a problémák megoldására a növény más részein. Ezért virágzáskor az üzem gyorsan romlik, azaz öregszik. E hipotézis alapján a virágzás és a gyümölcstermesztés költsége csökkentheti a növény életét. Néhány hüvelyes sor ez igaz.

A következő tény is meg van adva: ha az olyan növényeknél, amelyek csak egy életben szaporodnak életben – monokarpikusak – eltávolítják a virágokat, a növény nem hal meg. Például az agave, amely általában egyetlen generatív menekülést eredményez az élet nyolcadik évében, akár 100 évig élhet, ha nem szabad virágozni. De vannak azonban ellentétes tények is. Így a 65 növények közül, amelyek életük során sokszor gyümölcsözőek, polikarpiák, csak 15 fafajban, a termés csökken az életkorral (vagyis a gyümölcsösök az öregedéshez vezetnek). A fennmaradó 50 polikarpikus gyümölcs nő a korral, vagyis nincs természetes öregedés.

A hipotézisek harmadik csoportja szerint az öregedés az életveszteség az életvitelben.A kiválasztást úgy tervezték, hogy biztosítsa a faj reproduktív sikerét, ezért a szelekció még mindig az utódok sikeres tenyésztése és túlélése után történik. Még több: azok a gének, amelyek fiatalkorúak reprodukciós sikereit biztosítják, károsak lehetnek a testre. E hipotézisek megerősítése érdekében össze kell hasonlítani a gyümölcstermelés hatékonyságát és a későbbi halálozás sebességét. Minél sikeresebb a gyümölcs, annál gyorsabban öregszik az "elavult" szervezet. Ezt a hipotézist tények és számítások támasztják alá, beleértve a növényi életből származó példákat. Vannak azonban olyan példák, amelyek nem illeszkednek ehhez a hipotézishez. Így a Tui-öregedés (Thuja occidentalis) nem függ a magvak érési ütemétől, hanem a növekedés feltételeiről.

Úgy tűnik, hogy a herbaceous növények élnek egy kicsit, cserjék – több, és a fák – a leghosszabb életű. Általában ez a tendencia helyes, és ez volt az alapja a növények fejlődésének a hosszú életű fákról a rövid élettartamú fűfélékké történő alakítására. De a természet ellenzi az ilyen egyszerű és egyértelmű rendszert: a fák között sok rövid életű képviselő van. Tehát nyár (Populus nigra) 40-80 évig él, és a cserjeült növények évszázadokig élhetnek – például a farkas bast (Daphne mezerium) él 200 év, vadrózsa (Roas canina) – 400 év.

Az évelő fű nem is rosszabb, mint a várható élettartamú fák: anemones (Annemone speciosa) 339 évig élhet (underwood)Sanicula europaea) – 221 év. Továbbá, vegetatív módon szaporító növényeknél a potenciálisan halhatatlan klónok, például az elodóda, a kacsamáj vagy a pásztorkodás példáit tárgyaljuk. Ebben az esetben a vegetatív módon szaporító növények klónjai idővel öregedhetnek és degenerálódhatnak. Függetlenül attól, hogy öregszik-e vagy sem, a külső körülmények függvénye.

Egyes növényfajtákban az öregedés egyáltalán nem ismert (ez nem jelenti azt, hogy ezek a növények nem halnak meg!) – plantain, póréhagyma, kermek stb. Ezeknek a növényeknek a populációiban a halandóság nem növekszik az életkorral, a reprodukciós intenzitás és a szervezet ellenállása nem csökken a korral . A növény öregszik vagy nem, de előbb-utóbb a növény meghal, és minden egyes faj esetében szigorúan meghatározott időtartamát mérik: a gyeplő rendszerint legfeljebb 7 évig él, és a fenyő hosszú élettartamú – akár 5 ezer évig is. Az örök növényekre és az éves füvekre, akik akaratlanul halnak meg tél vagy más kedvezőtlen idény megjelenésével.

Hogyan alakulhatott ki az evolúció az életnek ez idõszakában a növényekben? Végtére is gyakran a növény halála következik be a külső körülmények megváltozása miatt, és nem a szervezet természetes halálának következtében.Más szóval, ez az időszak nyilvánvalóan a természetes szelekció hatása alatt van. A növény élettartamát általában csak a levegő hőmérsékletének változásai vezérelhetik, és meggyőző példákat adnak erre. Nyilvánvaló, hogy minden egyes növényfajra az életkörülmények rendkívül széles változatossága jellemző, és ez a jellemző a külső körülmények irányítása alatt áll.

A különböző várható élettartamú növények széles skálájának megszervezéséhez P. Yu. Zhmylev kényelmes osztályozást javasolt. Tükrözi az életkörülmények, az öregedés és a virágzások számát.

1. Évente, az életben sokszor gyümölcsözően fokozatosan öregszik.
2. Évente, az életben sokszor gyümölcsözően öregedés nélkül.
3. Évente, gyümölcsös egyszerre egy életen át, gyors elöregedés után a termés.
4. Maloletniki, sokszor gyümölcsözően az életben, fokozatosan öregszik.
5. Maloletniki, sokszor gyümölcsözően egy öregedés nélküli életben.
6. Maloletniki, gyümölcsös egyszerre egy életen át, gyors elöregedés után a termés.
7. Maloletniki, gyümölcsöző egy életen át, a külső körülmények befolyásolása nélkül halt meg, öregedés nélkül.

Az ilyen "életstílusok" sokféle útra vezetnek az öregség kialakulásához a növényekben és a növények többszörös eredetében.

Forrás: P. Yu. Zhmylev. A növényi élettartam alakulása: tények és hipotézisek // Journal of General Biology. 67. kötet, 2. szám, 2. o. 107-119.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: