W taki upał i spiekotę cierpią i ludzie i zwierzęta i rośliny. O ile jednak zwierzęta i ludzie mogą szukać ulgi w cieniu, rośliny nigdzie nie mogą się przenieść i zwykle muszą wytrzymać w słońcu przez cały dzień. Doskwiera im wtedy nie tylko brak wody. Jak się jednak okazuje, rośliny wykształciły bardzo sprawny system ochrony przed skutkami "poparzeń" słonecznych. Tak skuteczny, że i ludzie i zwierzęta też chętnie, często nieświadomie, z niego korzystają. Opowiada o tym w rozmowie z RMF FM, Paweł Jedynak z Zakładu Fizjologii i Biochemii Roślin na Wydziale Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Posluchaj rozmowy Grzegorza Jasińskiego z Pawłem Jedynakiem!

By poradzić sobie z zagrożeniem, rośliny musiały wykształcić niezwykle precyzyjny system alarmowy. I dokładnie tak się właśnie stało. O ile kręgowce mają zaledwie 3 białka, które pomagają im rozpoznać zagrożenie przegrzaniem, czy wykrycie wręcz szoku cieplnego, u roślin znaleziono takich białek aż 20. Każde z tych białek potrafi uruchomić odpowiedni mechanizm ochronny. Jeśli roślina zorientuje się, że grozi jej przegrzanie potrafi wytworzyć białka, tak zwane białka szoku cieplnego, które mogą chronić inne, cenne białka przed denaturacją cieplną, przed ścinaniem się, takim, jak w przypadku jajka na patelni. Te białka ochronne przyłączają się do kluczowych białek i pomagają im utrzymać strukturę niezbędną dla prawidłowego działania.

Światło jest dla roślin źródłem energii, wykorzystują go w procesie fotosyntezy do wytwarzania glukozy. Jeśli jednak tego promieniowania jest za dużo, chlorofil może pochłonąć go zbyt wiele, a powstające w wyniku tego wolne rodniki tlenowe mogą uszkodzić komórkę, mogą uszkodzić jej DNA. Roślina potrafi się przed tym bronić, potrafi ograniczyć dopływ światła w taki sposób, że jakby "chowa" swoje chloroplasty, sprawia, że one inaczej się ustawiają, "uciekają" pod boczne ściany komórki, stają się mniej widoczne, mniej dostępne dla padającego promieniowania. W efekcie większość światła przenika przez komórkę na wylot.

Efekt takiej reakcji ucieczki chloroplastów - reakcji Stahla - można wyraźnie zauważyć - liście po prostu stają się jaśniejsze. Można nawet samemu przeprowadzić odpowiedni eksperyment, wystawiając na silne słońce liść przysłonięty częściowo, ale bardzo dokładnie na przykład folią aluminiową. Po pewnym czasie różnica między barwą liścia w części wystawionej na światło i przesłoniętej stanie się wyraźnie widoczna. W ten sposób można nawet na liściach "malować słońcem" wzory, widoczne już po godzinie naświetlania.


Innym, stosowanym przez rośliny mechanizmem ochronnym jest produkcja barwników, na przykład złocistożółtych karotenoidów, które zapobiegają zgubnemu działaniu na przykład wolnych rodników. Zwykle ich nie widzimy, bo o wiele liczniej występujący chlorofil całkowicie maskuje ich barwę. Liście pokazują je dopiero jesienią. O tym, że one w liściach są możemy się jednak przekonać, wykonując proste doświadczenie ich ekstrakcji.

Alkoholowy ekstrakt barwników (na zdjęciu po prawej) zawiera zarówno chlorofil jak i karotenoidy. Aby je zobaczyć, należy pozbyć się zielonego barwnika. W tym celu ekstrakt alkalizuje się, powodując rozpad chlorofilu. Następnie przeprowadza się tak zwany rozdział Krausa - ekstrakt miesza się z benzyną i intensywnie wstrząsa. Po chwili obie ciecze rozdzielają się na osobne warstwy (probówka po lewej) - górną, benzynową, w której znakomicie rozpuszczają się hydrofobowe, unikające wody, karotenoidy, ale już nie produkty rozpadu chlorofilu (w tym zieloną resztę chlorofilidu), widoczne w warstwie dolnej - alkoholowej.

Organizmy ludzi i zwierząt w toku ewolucji nauczyły się podkradać te, wyprodukowane przez rośliny związki z pożywienia i akumulować je w tkankach szczególnie narażonych na oddziaływanie światła, czy promieniowania UV. Na przykład plamka żółta w naszych oczach zawdzięcza swoją barwę karotenoidom, zeaksantynie i luteinie, które także ją chronią. Nieprzypadkowo też żółtko jajka jest właśnie w takim kolorze, kury też czerpią karotenoidy z pożywienia by chronić swe potomstwo przed zgubnymi wpływami otoczenia. W ten sposób związki wymyślone przez rośliny między innymi do ochrony przed światłem słonecznym, przydają się też innym organizmom.