Botanische albino’s: De wetenschap achter planten zonder chlorofyl

Stel je een albino voor. Waar denkt u aan? De meeste mensen denken waarschijnlijk aan een witte muis, met roze ogen. Of misschien een wit konijn. Omdat albinisme ook bij mensen voorkomt, zullen sommigen misschien denken aan fotomodellen als Shaun Ross, een zwarte man met albinisme die de schoonheidsnormen van de moderne tijd heeft uitgedaagd. Misschien nog dringender, anderen zouden kunnen denken aan de albino mensen in Afrika die worden lastig gevallen en gedood omdat hun lichaamsdelen worden verondersteld magische betekenis te hebben.

Hier gaat het echter om: albinisme is geen echt wetenschappelijke term. Het is een informele term voor wezens die geen pigment hebben. Het woord albino is afgeleid van het Portugees voor “kleine witte.” Albo betekent “wit” en het verkleinwoord -ino betekent “klein”. Als zodanig is het ook van toepassing op dieren en planten die geen kleur hebben.

Als dieren geen kleur hebben, komt dat door een gebrek aan melanine in hun huid en haar. Wanneer planten geen kleur hebben, is dat te wijten aan de afwezigheid van chlorofyl. Hoewel de afwezigheid van melanine gevolgen kan hebben voor de overleving van dieren, omdat hun witte kleur hen opvallender maakt voor roofdieren en vatbaarder voor aandoeningen als huidkanker, zijn albinodieren in staat te overleven en worden zij sporadisch in het wild waargenomen. (Veel witte dieren die in het wild worden waargenomen zijn eigenlijk leucistisch; zij missen pigment in vele celtypen, maar zijn gewoonlijk met normaal gekleurde ogen waarneembaar).

Albinoplanten, die het chlorofyl missen dat zij nodig hebben om voedsel te produceren, sterven gewoonlijk als zaailingen nadat de in het zaad opgeslagen energie is opgebruikt. Planten met bont groen-wit gebladerte of met abnormaal witte bloemen worden niet als albino beschouwd; hoewel hun kleur atypisch kan zijn voor een bepaalde soort, zijn deze planten niettemin in staat tot normale fotosynthese.

In zeldzame gevallen zijn albino planten in staat te overleven. In laboratoria kunnen zij tot betrekkelijk grote afmetingen worden gekweekt met behulp van een groeimedium dat hen in staat stelt de voedingsstoffen die zij normaal in hun bladeren zouden produceren, via hun wortels op te nemen, hetgeen sinds het begin van de 20e eeuw bekend is.

Albinisme komt betrekkelijk veel voor bij planten die in het laboratorium worden gekweekt via androgene microspore-embryogenese, een proces waarbij onrijpe mannelijke gameten worden behandeld met warmte, gammastraling, colchicine of ethanol en worden geïnduceerd tot de vorming van embryo’s zonder de aanwezigheid van een bijpassende vrouwelijke gameet. Dit proces wordt vaak gebruikt bij de ontwikkeling van gewassen en sierplanten zoals daglelies om de tijd te bekorten die nodig is om gewenste eigenschappen te reproduceren. Het is niet nodig de plant te paren en te wachten tot deze zaden vormt, waarvan vele niet de gewenste eigenschap zullen vertonen, wanneer de eigenschap kan worden geïsoleerd door gebruik te maken van de gameet van de plant die die eigenschap vertoont.

Aangenomen wordt dat de oorzaak van de hoge incidentie van albino-zaailingen, gekweekt uit dergelijke behandelde gameten, te wijten is aan interferentie in de ontwikkeling van plastiden. In gezonde planten rijpen de protoplastiden uit tot chloroplasten, die de fotosynthese aandrijven. Bij albino’s rijpen deze protoplastiden niet naar behoren. Het verschijnen van albino’s wordt in deze context gewoonlijk als een slechte zaak beschouwd: albino gewassen en sierplanten zijn buiten een laboratoriumsetting niet levensvatbaar en dus nutteloos.

Intrigerend is dat in een van de weinige wijdverbreide gevallen van albinisme bij planten in de natuur, het eigenlijk een aanpassingsmechanisme kan zijn. Kustsequoia’s (Sequoia sempervirens), inheems in Californië en Oregon, planten zich voort door zowel zaden als uitlopers, waarbij scheuten worden uitgezonden vanuit de basis van de boom en zelf uitgroeien tot bomen. Soms groeien deze uitlopers uit tot bomen waarvan de naalden geheel of gedeeltelijk geen groene pigmentatie hebben. Er zijn ongeveer 400 van deze ongewone bomen bekend; de eerste werd in 1866 ontdekt. Hoewel het op het eerste gezicht onafhankelijke organismen lijken, blijven ze in feite verbonden met de moederplant en kunnen ze zelfs voedingsstoffen uitwisselen. Hierdoor kunnen uitlopers die uitgroeien tot bomen met albinonaalden wel volwassen worden (zij het in onvolgroeide vorm). Hoewel zij zelf niet in staat zijn tot fotosynthese, worden zij door de moederplant van de nodige suikers voorzien.

Hoewel sommigen hebben getheoretiseerd dat deze spookachtige sequoia’s parasitaire anomalieën zijn, weinig meer dan botanische bloedzuigers die er niet in slagen te lanceren en hun leven doorbrengen met het sponzen van hun ouders, heeft nieuw onderzoek gesuggereerd dat zij in feite de ouderplant bijstaan door het absorberen van zware metalen en andere toxines. Er is een hogere incidentie in gebieden waarvan bekend is dat de bodem vervuild is met zware metalen en er is aangetoond dat albino sequoia’s veel hogere percentages bevatten van metalen als nikkel, cadmium en koper dan omringende, normaal gepigmenteerde bomen.

Omdat sequoia’s hexaploïde genomen hebben – dat wil zeggen dat ze zes kopieën van hun genetische code hebben, in tegenstelling tot de twee in menselijke genomen – hebben ze een veel grotere kans om mutaties te vertonen. Metalen kunnen het normale fotosyntheseproces verstoren en daarom is in een studie van de Universiteit van Colorado gespeculeerd dat deze witte bomen in feite dienen als levers voor hun gezonde broeders, door metalen in hun weefsels op te slaan, waar zij hun fotosynthetiserende ouders niet kunnen schaden. Dit onderzoek is op dit moment nog enigszins speculatief, maar als het bewezen wordt, kan het ook gevolgen hebben voor andere plantensoorten. Balsempopulieren, espen, berken en witte sparren, alsmede kruidachtige melkkruidplanten, produceren ook af en toe witbladige scheuten.

Het verschijnsel doet zich ook voor bij sommige soorten mycoheterotrofe planten – die hun fotosynthetische gewoonten verrijken met voedingsstoffen die worden geproduceerd door een symbiotische relatie met wortelschimmels. Soms gaan planten spontaan over op albinisme en overleven uitsluitend op de voedingsstoffen die door deze relatie worden geproduceerd.

Terwijl je geen echte albino planten in de gangpaden van je plaatselijke tuincentrum zult aantreffen, heeft een kweker een mozaïeksequoia ontwikkeld, met wat witte naalden en wat groene naalden, die misschien binnenkort verkrijgbaar is. Binnenkort kunt u zelf een botanisch spook hebben.