Jak pozná kapusta na vaší zahrádce, jestli svítí sluníčko? Má na to specializovanou molekulu v buňkách listů jménem fytochrom. Vědci teď vypátrali, jak funguje.
Rostliny žijící v přírodě se musejí vyrovnávat s neustále se měnících prostředím. Když to nezvládnou, vyhynou. Kulturní plodiny jsou na tom jinak. O jejich blaho se starají lidé. Jelikož ale pocházejí z rostlin, které kdysi žily v divočině, mají pořád spoustu přizpůsobení ke svému původnímu způsobu života. To se ovšem často nemusí hodit zemědělcům nebo zahradníkům. Kdyby se třeba dařilo pěstovat užitkové plodiny blíž vedle sebe, vzrostl by zisk z jednoho čtverečního metru zemědělské půdy. Okrasné květiny se zase hodí přinutit kvést, kdykoliv po nich bude poptávka.
Na obojí už existuje spousta zavedených postupů. Skupina výzkumníků vedená Richardem Vierstrou z Wisconsin-Madisonské univerzity teď však přišla v časopise PNAS s objevem, který by mohl růst rostlin podle nároků pěstitelů ještě víc usnadnit.
Odhalili strukturu fytochromu. Je to složitý protein, který může zaujímat dva tvary. Z jednoho do druhého přechází podle frekvence elektromagnetického záření, které na něj dopadá. Rozeznává rozdíl mezi dvěma odstíny červeného světla - oranžovějším s vlnovou délkou okolo 660 nanometrů a červenějším s vlnovou délkou okolo 730 nanometrů.
Miliardový přepínač
Barvivo chlorofyl, jehož pomocí rostliny získávají energii ze slunečního světla, spotřebovává oranžovější světlo. Když na listy rostliny dopadá jen červenější červené světlo a žádné oranžovější, znamená to, že je rostlina zastíněná nějakou konkurentkou. Místo aby kvetla nebo tvořila plody, vkládá proto radši energii do růstu stonku a kořenů. Když se bude snažit, může jednou konkurenci přerůst. Taková reakce se ale nehodí pěstitelům. Ti potřebují přinutit rostlinu, aby dělala co nejvíc plodů, případně květů.
Fytochrom se tak stává jedním z ekonomicky nejvýznamnějších proteinů, které lidstvo zná. "Fotokonverze mezi aktivními a inaktivními stavy fytochromů je bezpochyby nejdůležitější přepnutí na naší planetě, " prohlásil Vierstra. "Říká rostlině, aby začala fotosyntetizovat, a tedy dělat jídlo a kyslík, který dýcháme. "
Vědci zkusili i pozměnit gen, podle nějž rostlina fytochrom vyrábí. "Vytvořili jsme rostliny, které si myslí, že jsou na slunci, i když nejsou," vysvětlil biolog. Badatelé pracovali s oblíbenou laboratorní rostlinou, huseníčkem rolním.
Praktický přínos
Stejná úprava by mohla zlevnit pěstování mnoha užitkových rostlin. Je ovšem pravda, že podobné rostliny už se povedlo připravit na začátku devadesátých let minulého století. Byly geneticky upravené tak, aby měly fytochromu v buňkách víc. Vyrostly s krátkými stonky, zato s velkými tmavě zelenými listy. Fytochromů jsou také různé typy. Už před časem se povedlo zmást rostliny, aby si myslely, že jsou na slunci, i když byly ve stínu, změnou poměrů těchto typů.
Vědci z Vierstrovy laboratoře také před časem odhalili strukturu fytochromu bakterií. Ten rostlinný se mu samozřejmě podobá, poněvadž bakterie byly předky současných mnohobuněčných rostlin.
Výzkum by mohl usnadnit práci i dalším badatelům. Když biologové studují, jak fungují buňky, používají světélkující barviva, která lepí k molekulám, jež je zajímají. Z fytochromu by mohlo takové užitečné barvivo taky vzniknout.
