Botanical albinos: The science behind plants without chlorophyll

Wyobraź sobie albinosa. O czym myślisz? Większość ludzi prawdopodobnie wyobraża sobie białą mysz, z różowymi oczami. Albo może białego królika. Ponieważ albinizm występuje również u ludzi, niektórzy mogą przywołać obrazy modeli mody, takich jak Shaun Ross, czarnoskóry mężczyzna z albinizmem, który podważył standardy urody we współczesnej erze. Być może, co jeszcze bardziej przygnębiające, inni mogą pomyśleć o albinosach w Afryce, którzy są prześladowani i zabijani, ponieważ uważa się, że ich części ciała mają magiczne znaczenie.

W tym rzecz, choć: albinizm nie jest terminem prawdziwie naukowym. To potoczne określenie na istoty pozbawione pigmentu. Słowo albinos pochodzi z języka portugalskiego i oznacza „mały biały”. Albo oznacza „biały”, a zdrobniały przyrostek -ino oznacza „mały”. Jako takie, odnosi się w równym stopniu do zwierząt i roślin, którym brakuje koloru.

Gdy zwierzęta nie mają koloru, jest to spowodowane brakiem melaniny w ich skórze i włosach. Kiedy rośliny brak koloru, jest to spowodowane brakiem chlorofilu. Podczas gdy brak melaniny może mieć wpływ na przetrwanie zwierząt, ponieważ ich białe ubarwienie sprawia, że bardziej rzucają się w oczy drapieżnikom i są bardziej podatne na warunki takie jak rak skóry, albinosy są zdolne do przetrwania i sporadycznie obserwuje się je w środowisku naturalnym. (Wiele białych zwierząt widzianych na wolności jest w rzeczywistości leucystyczne; brakuje im pigmentu w wielu typach komórek, ale są one zazwyczaj rozpoznawalne przez normalnie kolorowe oczy).

Albinotyczne rośliny, brak chlorofilu potrzebują do produkcji żywności, zazwyczaj umierają jako siewki po energii przechowywanej w nasionach jest zużyta. Rośliny o zróżnicowanych zielono-białych liściach lub o nienormalnie białych kwiatach nie są uważane za albinosy; chociaż ich ubarwienie może być nietypowe dla danego gatunku, rośliny te są jednak w stanie normalnie fotosyntetyzować.

W rzadkich przypadkach, rośliny albinotyczne są w stanie przetrwać. W warunkach laboratoryjnych, mogą być uprawiane do stosunkowo dużych rozmiarów przy użyciu podłoża, które pozwala im wchłonąć składniki odżywcze, które normalnie produkują w swoich liściach przez korzenie, co jest znane od początku XX wieku.

Albinizm jest stosunkowo powszechne w roślinach uprawianych w laboratorium przez androgenne mikrospore embriogeneza, proces, przez który niedojrzałe gamety męskie są traktowane z ciepła, promieniowania gamma, kolchicyna, lub etanolu i indukowane do tworzenia zarodków bez obecności dopasowania gamet żeńskich. Proces ten jest często stosowany w rozwoju upraw i roślin ozdobnych, takich jak lilie dzienne, w celu skrócenia czasu potrzebnego do reprodukcji pożądanych cech. Nie trzeba kojarzyć roślinę i czekać na to, aby utworzyć nasiona, z których wiele nie będzie wykazywać pożądaną cechę, gdy cecha może być wyizolowany za pomocą gamet roślin wykazujących tę cechę.

Uważa się, że przyczyną wysokiej częstości występowania albinotycznych siewek uprawianych z takich traktowanych gamet jest ze względu na zakłócenia w rozwoju plastydów. W zdrowych roślinach protoplastydy dojrzewają do chloroplastów, które napędzają fotosyntezę. U albinosów te protoplastydy nie dojrzewają prawidłowo. Wygląd albinosów jest zwykle postrzegany jako zła rzecz w tym kontekście: albinotyczne uprawy i rośliny ozdobne nie są opłacalne poza laboratorium, a zatem są bezużyteczne.

Interesująco, w jednym z niewielu powszechnych przypadków albinizmu w roślinach w środowisku naturalnym, może to być rzeczywiście mechanizm adaptacyjny. Redwoods Coast (Sequoia sempervirens), native do Kalifornii i Oregonu, rozmnażać zarówno przez nasiona i suckering, w którym pędy są wysyłane z podstawy drzewa i rosną do drzew sami. Czasami z tych odrostów wyrastają drzewa częściowo lub całkowicie pozbawione zielonej pigmentacji w igłach. Znanych jest około 400 takich niezwykłych drzew; pierwsze z nich zostało odkryte w 1866 roku. Choć na pozór wydają się być niezależnymi organizmami, w rzeczywistości zachowują połączenie z rośliną macierzystą, a nawet mogą wymieniać się substancjami odżywczymi. Z tego powodu odrosty, z których wyrastają drzewa o albinotycznych igłach, mogą osiągnąć dorosłość (choć w ograniczonej formie). Chociaż same nie są w stanie fotosyntetyzować, są zaopatrywane w niezbędne cukry przez roślinę macierzystą.

Choć niektórzy teoretyzowali, że te upiorne sekwoje są pasożytniczymi anomaliami, niewiele więcej niż botanicznymi pijawkami, które nie zdołały wystrzelić i spędzają życie na wyżywaniu się na swoich rodzicach, nowe badania sugerują, że w rzeczywistości pomagają one roślinie macierzystej poprzez wchłanianie metali ciężkich i innych toksyn. Częstość występowania jest wyższa w obszarach znanych z gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi, a albinotyczne sekwoje zawierają znacznie więcej metali takich jak nikiel, kadm i miedź niż okoliczne, normalnie pigmentowane drzewa.

Ponieważ sekwoje mają heksaploidalne genomy- co oznacza, że mają sześć kopii swojego kodu genetycznego w przeciwieństwie do dwóch w genomach ludzkich- mają one znacznie większą szansę na wystąpienie mutacji. Metale mogą zakłócać normalne procesy fotosyntezy i dlatego spekulowano w badaniach przeprowadzonych na Uniwersytecie Kolorado, że te białe drzewa w rzeczywistości służą jako wątroby dla swoich zdrowych braci, sekwestrując metale w swoich tkankach, gdzie nie mogą one zaszkodzić ich fotosyntetyzującym rodzicom. Badania te są w tym momencie nieco spekulatywne, ale jeśli zostaną udowodnione, mogą mieć wpływ również na inne gatunki roślin. Topola balsamiczna, osika, brzoza i świerk biały, a także rośliny zielne milkweed, wszystkie sporadycznie produkują białolistne pędy, jak również.

Zjawisko to występuje również w niektórych gatunkach roślin mykoheterotroficznych, które zwiększają ich fotosyntetyczne nawyki z substancji odżywczych produkowanych przez symbiotyczny związek z grzybami korzeniowymi. Czasami rośliny spontanicznie przechodzą w stan albinizmu i przeżywają wyłącznie dzięki składnikom odżywczym produkowanym przez ten związek.

Jakkolwiek nie znajdziesz prawdziwych roślin albinotycznych nawiedzających alejki lokalnego centrum ogrodniczego, jeden z hodowców opracował sekwoję mozaikową, z białymi i zielonymi igłami, która może być wkrótce dostępna. Wkrótce możesz być gospodarzem swojego własnego botanicznego ducha.

.