O echipa de cercetatori condusa de oameni de stiinta de la Universitatea din Bonn a descoperit o baza de comunicare in celulele vegetale: Proteina “MICU” controleaza concentratia de ioni de calciu in celulele plantelor. Folosind aceste semnaturi chimice, plantele regleaza, de exemplu, formarea de organe si reactiile la stresul provocat de lipsa apei. Rezultatele pot fi folosite in viitor pentru a optimiza culturile agricole. Descoperirea a fost publicata in jurnalul stiintific The Plant Cell.
Plantele reactioneaza la stimulii din mediul lor cu o serie de raspunsuri specifice: Daca apa devine limitata, ele reduce evaporarea din frunzele lor. Daca are loc un atac patogen, se inarmeze cu arme chimice. In cazul in care o ciuperca de sol doreste sa colaboreze cu o radacina de plante pentru beneficii reciproce, ambii parteneri discuta indatoririle lor.
“Toate aceste ajustari fine necesita o comunicare intre compartimentele individuale ale celulei vegetale”, spune Dr. Markus Schwarzlaender, cercetatorul principal al grupului Emmy Noether de la Institutul de Stiinte Agricole si Conservare a Resurselor de la Universitatea din Bonn. Cand diferitele componente ale celulelor vegetale comunica cu altele, ele nu folosesc cuvinte, ci ioni de calciu, adica atomi de calciu incarcati pozitiv.
“Informatia este codificata in fluctuatiile concentratiei de calciu din diferitele compartimente celulare”, explica dr Schwarzlaender. Echipa condusa de acesta, impreuna cu oameni de stiinta din Italia, Franta, Anglia, Australia si Institutul Max Planck pentru cercetarea ameliorarii plantelor din Köln si de la Universitatea din Muenster au raspuns la intrebarea cum reusesc plantele sa transfere atata informatie doar prin ionii de calciu. Acestia au descoperit ca proteina “MICU” indeplineste un rol central in controlul concentratiei de ioni de calciu in mitocondrii.
“La mamifere, exista o proteina asemanatoare, care reglementeaza, de asemenea, concentratia de ioni de calciu”, a declarat Dr. Stephan Wagner, membru al echipei de lucru a doctorului Schwarzlaender. Ca un turbocompresor, se solicita mitocondriile mamiferelor pentru a oferi mai multa energie.
Proteina senzor fluorescenta furnizeaza informatii cu privire la concentratia de ioni de calciu in mitocondrii in timp real. Albastru indica concentratii mici, verde – concentratii medii, culoarea rosie – concentratii mari. |
Oamenii de stiinta au speculat ca acest informatie ar putea fi folositoare, dar au fost luati prin surprindere atunci cand au gasit proteina “MICU” ca fiind in stransa legatura cu sistemul de comunicare al plantei Arabidopsis. “Cele doua proteine, similare la animale si la plante au aparut evident de la un stramos comun, dar de-a lungul mileniilor au dezvoltat caracteristici distincte”, spune dr Schwarzlaender.
Prin distrugerea genei MICU in genomul Arabidopsis, cercetatorii au fost capabili sa exploreze influenta comunicarii prin calciu a celulelor plantelor. Astfel, ei au echipat mitocondriile cu o proteina fluorescenta. Folosind intensitatile fluorescentei variabile a proteinei, a fost posibila vizualizarea modificarii concentratiilor de calciu ale centralelor electrice celulare din plantele vii. “Am fost in masura sa identificam o influenta clara asupra comunicarii mitocondriilor”, a raportat Dr. Wagner.
Deoarece Arabidopsis este considerata a fi un model experimental pentru plante in general, concluziile pot fi utilizate in viitor pentru optimizarea culturilor. Privind in perspectiva, cercetatorii cred in cazul in care, de exemplu, anumite plante specifice ar putea fi invatate sa se alieze cu bacteriile fixatoare de azot din sol, prin semnale de calciu transmise catre ele. Astfel o mare cantitate din ingrasamintele utilizate in agricultura ar putea fi economisita.
