Minulle tuli sangen paha mieli ja olo, että miksi tein kuten tein. Yritin siitä joillekin puhua, jotka vain katselivat minua alta kulmien. Hyvä, kun eivät soittaneet piipaa-autoa.
Siksi julkaisen oheisen, pitkän kirjoituksen, sillä enää en ole vailla ymmärtäjiä:
Kasvit vaikuttavat äkkiseltään täysin passiivisilta. Niitä on helppo ajatella pelkkinä huoneen koristeina, jotka tarvitsevat vain valoa ja vettä ja silloin tällöin lannoitepuikon.
Mikään ei voisi olla kauempana totuudesta. Kasvit haistavat ja maistavat ja viestivät keskenään lähes yhtä monipuolisesti kuin eläimet. Aiheen tutkimus on vielä monin osin nuorta eikä kaikkea ymmärretä, mutta kertyneet havainnot ovat jännittäviä.
Vieras haistaa isäntänsä
Tuoksuistaan kasvit tunnetaan. Haistelemme merkkipäivänä ruusuja, jasmiini sekoittaa kesäyönä rakastavaisten pään, ja vastakaadetun havumetsän terpeeni muistuttaa lapsuuden metsäleikeistä. Harva kuitenkaan tietää, että kasvit voivat myös itse haistaa naapurikasvinsa tuoksun.
Hyvä esimerkki tästä ovat Cuscuta-suvun humalanvieraat. Ne ovat köynnöstäviä loiskasveja, jotka eivät kykene tuottamaan omaa lehtivihreäänsä. Sen sijaan ne etsivät itselleen isäntäkasvin, kiertyvät sen ympärille, kasvattavat imujuuret suoraan sen solukkoon ja varastavat siltä kaiken tarvitsemansa energian ja ravinnon.
Miten loinen löytää parhaan mahdollisen isännän ilman silmiä? Se seuraa nenäänsä.
Humalanvieraiden hajuaistia on tutkinut erityisesti Pennsylvanian osavaltionyliopiston Consuelo de Morales. Aluksi hän istutti humalanvieraan ruukkuun, jonka toisella puolella oli tyhjä ruukku ja toisella muovikukka. Silloin humalanvieras kasvoi vain suoraan ylöspäin. Seuraavassa kokeessa hän asetti humalanvieraan rinnalle tomaatintaimen, jolloin humalanvieras kiertyi sitä kohti.
Morales toisti kokeen siten, että tomaatti oli pimeässä tai piilossa sermin takana. Silti loinen kääntyi aina tomaattia kohti. Viimeisessä koeasetelmassa Morales sulki sekä loisen että tomaatin paperipusseihin, joita yhdisti kapea putki. Tällöinkin loinen alkoi kiertyä tomaattia kohti ja ujutti latvansa putkeen. Vain haju selittää nämä havainnot.
Tässä ei kuitenkaan ollut kaikki. Kun Morales asetti loisen toiselle puolelle vehnän ja toiselle tomaatin, loinen kiertyi aina mehevämpää tomaattikasvia kohden. Se tunnisti siis "hajuaistinsa" perusteella, kumpi kasveista oli parempi.
Tupakka hälyttää tuoksulla
Ilmaan erittyvät kemikaalit ovat tärkeitä kasvien viestintä- ja puolustusjärjestelmässä. Kun puutarhuri nipsii omenapuusta oksia tai perhostoukat hyökkäävät kasvin kimppuun, tieto tästä kiirii pikaisesti myös naapurikasveille. Viestinviejänä toimii tavallisimmin metyylijasmonaatti, jota kasvit erittävät vahingoittuessaan. Kun naapurikasvit saavat tiedon vaarasta, ne alkavat tuottaa puolustusaineita, jotka vähentävät toukkien ja muiden kasvinsyöjien ruokailuhalua.
Jotkin kasvit ovat kehittäneet hälytysjärjestelmästä hyvin täsmällisen. Esimerkiksi tupakkakasvi Nicotinia attenuatalla on paljon vihollisia, ja kun ne käyvät sen kimppuun, se erittää erilaisia hätäkemikaaleja. Hiljattain saksalaisen Max Planck -instituutin tutkijat havaitsivat, että kun kasvin kimppuun käy muuan kiitäjäntoukka, kasvi tuottaa hieman erilaista hätäkemikaalia kuin jos hyökkääjänä on jokin muu hyönteinen.
Tarkemmin sanoen tupakkakasvin hätäkemikaalista esiintyy kaksi eri muotoa, z ja e. Kun kasvi vahingoittuu, sen hätäkemikaalista valtaosa muodostuu z:sta, pienempi osa e:stä. Kiitäjäntoukan hyökätessä hätäkemikaalin koostumus muuttuu siten, että kumpaakin muotoa on yhtä paljon. Tutkijat havaitsivat muutoksen johtuvan kiitäjän syljen ainesosasta, jota muilla tuholaisilla ei ole.
Miksi kasvi vaivautuu viestimään ympäristöön, että sen vaivana on juuri Manduca sexta -lajin kiitäjäntoukkia? Vastaus on, että kun viesti päätyy lähimailla väijyvän petoluteen aistimiin, se lähtee välittömästi hajun lähdettä kohti. Tutkijat havaitsivat, että hätäkemikaali, jossa on z- ja e-muotoa yhtä paljon, houkuttaa ludetta paljon voimakkaammin kuin yleishälytyksen antava z-valtainen hätäkemikaali.
Kasvi näkee kasvuolonsa
Kasveilla on myös silmät, joina toimivat valoherkät pigmentit, fytokromit. Niiden avulla kasvi tunnistaa päivän ja yön sekä päivän pitenemisen, joka laukaisee kukinnan.
Fytokromeista on kaksi eri muotoa. Toinen on virittymätön P660, joka imee valon punaisen aallonpituusalueen lyhytaaltoista osaa, ja toinen virittynyt P730, joka imee pitkäaaltoista osaa. Kun auringonvalo osuu P660:een, se virittyy P730:ksi, joka puolestaan palautuu P660:ksi joko imettyään tarpeeksi pitkäaaltoista punaista valoa tai oltuaan pimeässä. Kun päivät pitenevät, kasvissa muodostuu yhä enemmän P730:tä, ja tämä käynnistää kukkimista säätelevät geenit.
Fytokromeillaan kasvit saavat tietoa paitsi päivän pituudesta myös kasvupaikastaan. Ne tietävät, kasvavatko ne avoimessa auringonpaisteessa, jonkin elottoman esineen varjossa vai muiden kasvien seassa. Viimeksi mainitun tilanteen ne erottavat valon aallonpituuksista, jotka muuttuvat, kun valo siivilöityy naapurikasvien vihreiden lehtien läpi.
Fytokromeja on myös siemenissä. Jos fytokromi saa valoa, se tarkoittaa, että siemen on lähellä maanpintaa ja voi itää. Jollei valoa tule, siemen on liian syvällä.
Lehti tuntee, kun kosket
Jos hypistelemme kasvin lehtiä tai jos ne polulla kulkiessamme osuvat kenkiimme, käsiimme tai vaatteisiimme, ne tuntevat kosketuksemme. Kosketus aktivoi silminnähtävästi lihansyöjäkasvien sekä mimoosoiden eli tuntokasvien lehdet, mutta vaivihkaa siihen reagoivat myös aivan tavalliset kasvit.
Kasveille kosketuksen rekisteröimisestä on hyötyä. Kun tuhohyönteinen asettuu syömään tai munimaan lehden päälle, kasvi tuntee vihollisen painon. Yhdysvaltalaisen Ricen yliopiston tutkijat osoittivat aiemmin tänä vuonna, että kun kasveja kosketellaan, niiden puolustusjärjestelmä aktivoituu. Ne alkavat tuottaa jasmonaattia, mikä on niiden ensisijainen ase hyönteisiä vastaan.
Kasvit eivät kuitenkaan tiedä, milloin niitä koskettaa ihminen, hyönteinen tai tuuli. Merenrannoilla kasvit joutuvat jatkuvasti tuulen tuivertamiksi, ja siksi ne tuottavat tavallisesti enemmän jasmonaattia. Jasmonaatti ei ainoastaan vastusta tuhohyönteisten hyökkäilyä vaan myös jarruttaa kasvin pituuskasvua ja tekee siitä sitkeän. Jos kasveja esimerkiksi laboratoriossa kosketellaan usein, ne jäävät lyhytkasvuisemmiksi. Samasta syystä tuulisten merenrantojen kasvit jäävät mataliksi ja ovat sitkeämpiä kuin suojaisilla paikoilla kasvavat lajikumppaninsa.
Äänetkin vaikuttavat
Jotkut ihmiset puhuvat huonekasveilleen. On myös viiniviljelmiä, joilla kasveille soitetaan klassista musiikkia. Mahtavatko kasvit kuulla?
Vuonna 2007 eteläkorealaiset tutkijat väittivät, että kasvit reagoivat ääniaaltoihin. He soittivat riisiviljelmille klassista musiikkia, kuten Beethovenin Kuutamosonaattia, ja tarkastelivat, oliko musiikilla vaikutusta riisin geenien toimintaan.
Musiikin taajuudet 125 ja 250 hertsiä kiihdyttivät kahden tietyn geenin, rbcS:n ja Ald:n, toimintaa. Sen sijaan 50 hertsin taajuudet vaimensivat näitä geenejä. Sulkeakseen pois sen mahdollisuuden, että geenien aktiivisuus olisi johtunut valon vaihtelusta, tutkijat toistivat kokeen myös pimeässä.
Kanadalaistutkimuksessa saatiin jo 1960-luvulla samansuuntaisia tuloksia. Tutkijat altistivat kevät- ja talvivehnän siemeniä ja taimia 5 ja 10 kilohertsin taajuuksille ja havaitsivat, että siemenet itivät ja kasvoivat molemmilla taajuuksilla huomattavasti nopeammin kuin hiljaisuudessa. Vaikutus voimistui, kun siemeniä ja taimia pidettiin viileässä, mutta 25 asteessa vaikutus katosi.
Tällaiset tulokset odottavat vielä vahvistuksia mutta eivät ole niin eriskummallisia kuin äkkiseltään voi kuulostaa. Kasvien tuntoaistista on vakuuttavat todisteet, eikä kuuleminen pohjimmiltaan ole sen ihmeellisempää kuin ääniaaltojen värähtelyiden tuntemista.
Kuuleeko chili fenkolin?
Kasvien aistikirjo tunnetaan vielä vajavaisesti. Tästä ovat hyviä esimerkkejä australialaisten tutkijoiden tuoreet tulokset, joita on vaikea selittää.
Kokeessa oli kahdeksan petrimaljaa, joihin oli istutettu chilin siemeniä. Maljat ryhmiteltiin ympyräksi, jonka keskelle asetettiin fenkolikasvi. Fenkolin tiedetään erittävän ilmaan kemikaaleja, jotka hidastavat toisten kasvien kasvua.
Tutkimusasetelmia oli kolme. Ensimmäisessä fenkoli oli vapaana chilien keskellä. Toisessa fenkoli oli suljettu pussiin, joka esti kemiallisen viestinnän kasvien välillä. Kolmannessa koeasetelmassa chilien keskellä oli pelkkä pussi ilman fenkolia.
Tulokset osoittivat odotuksenmukaisesti, että jos fenkoli kasvoi vapaasti chilien keskellä, siemenet itivät hitaasti. Fenkolittomassa kokeessa itäminen oli keskimääräistä. Sen sijaan kun fenkoli oli pussissa, itäminen otti hurjan spurtin. Vaikutti siis siltä kuin chilit olisivat ennakoineet fenkolin läsnäolon ja koettaneet kasvaa mahdollisimman nopeasti, ennen kuin fenkolin kemikaalit alkaisivat vaikuttaa.
Tutkimusta johtanut Monica Cagliano Länsi-Australian yliopistosta toisti kokeen yli 2 400 chilillä, mutta tulokset pysyivät samoina. Millaisen signaalin perusteella chilit tiesivät, että lähellä oli fenkoli? Koska kemiallinen viestintä oli estetty, Caglianon mukaan ainoa mahdollisuus on, että chilit kuulivat fenkolin.
Tämäkään selitys ei tunnu kovin tyhjentävältä. Jos chilit todella kuulivat pussin sisältä jotakin kasvunsihinää, mistä ne tiesivät, että kyseessä on juuri fenkoli eikä esimerkiksi kissankello tai kultapiisku?
Juuret maistavat ravinteet
Kasveilla voi ajatella olevan myös oma makuaisti, jos sellaiseksi nimittää kemikaalien aistimista vesiliuoksista. Makuaisti sijaitsee niiden juurissa.
Jos ravintotilanne on huono, kasvien juuret alkavat kasvaa ja etsiä ravintoa. Ne aistivat ainakin typpeä, vettä ja happea. Vastaavasti kuin kasvi kääntää lehtensä valoa kohti myös sen juuret kasvavat ravinteita, vettä ja happea kohti.
Juurten kautta välittyy kasville muutakin informaatiota. Kun esimerkiksi kuiva kausi iskee, sen havaitsee ensimmäisenä juuristo, joka lähettää vedenpuutteesta viestin kasvin maanpäälliseen osaan. Tällöin kasvi sulkee heti hengitysaukkojaan, jottei sen sisällä oleva vesi haihtuisi. Näin vesitasapaino pysyy aluksi kunnossa, joten janoon varautuminen helpottuu.
Ja tunnistavat sisarkasvin
Ei omena kauas puusta putoa, sanotaan, ja toisinaan se on siunaus. Jos kasvi sattuu juurtumaan sisarensa viereen, molemmat kasvavat paremmin, on havaittu viime vuosina useassa tutkimuksessa. Kasvit siis tietävät, milloin vierustoveri on samaa perua ja milloin ei. Tunnistaminen tapahtuu juurien tasolla.
Delawaren yliopiston tutkijat osoittivat vuonna 2009, että jos sisaret kasvavat vierekkäin, ne eivät tuhlaa voimia kilpailuun toistensa kanssa. Niiden juurimassa jää pieneksi, jolloin resursseja riittää korkeaan varteen ja komeisiin lehtiin. Juuret kietoutuvat yhteen sotkuiseksi vyyhdeksi.
Jos viereen sattunut kasvi ei ole sisar, yksilöt alkavat kilpailla ravinnosta. Ne kasvattavat juuret syvälle maahan ja tuottavat paljon juurimassaa. Juuret kasvavat poispäin toisistaan eivätkä sekoitu yhtä perusteellisesti kuin sisarusten juuret.
Vierekkäin kasvavat sisarkasvit säästyvät tuholaisilta varmemmin kuin ei-sisaret, mistä päätellen lähisukulaiset yhdistävät voimiaan myös puolustautumisessa.
Jos emokasvi on suuri ja mahtava, sen suojiin juurtumisesta voi kuitenkin olla haittaa. On havaittu, etteivät taimet kasva emopuun alla yhtä hyvin kuin kauempana – riippumatta ravinnetilanteesta tai valaistusoloista. Tämä ei ilmeisesti johdu sukulaisuussuhteesta vaan heijastelee pitkäaikaisen hallitsijuuden ongelmia.
Kun esimerkiksi emopuu on kasvanut samoilla sijoilla vuosikymmeniä, se on houkutellut maaperään runsaasti sellaisia mikrobeja, jotka odottavat vanhuksen heikkenemistä. Nämä mikrobit voivat haitata taimien kasvua ja hyökätä niistä heikoimpien kimppuun. Tämän vuoksi puille on tärkeää saada osa siemenistään leviämään kauemmas, "puhtaampaan" maaperään.
Jani Kaaro on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.
Julkaistu Tiede-lehdessä 8/2012
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti