Το μόνο γεγονός για τα φυτά που οι περισσότεροι άνθρωποι θυμούνται πιθανώς από το σχολείο είναι ότι χρησιμοποιούν το φως του ήλιου για να φτιάξουν τα δικά τους τρόφιμα. Αυτή η διαδικασία, η φωτοσύνθεση, σημαίνει ότι τα φυτά εξαρτώνται από το φως του ήλιου. Αλλά όσοι ξεχάσουν να βάλουν αντηλιακό κατά τη διάρκεια της ημέρας τους στην παραλία ξέρουν, ο ήλιος μπορεί επίσης να είναι καταστροφικός. Πώς λοιπόν τα φυτά απορροφούν το φως που χρειάζονται, αποφεύγοντας τη ζημιά από τις υπεριώδεις ακτίνες του ήλιου (UV); Η σύντομη απάντηση είναι κάνοντας το δικό τους αντηλιακό. Και η νέα έρευνα μας βοηθά να κατανοήσουμε ακριβώς πώς λειτουργεί αυτή η διαδικασία.

Γνωρίζουμε ότι η υπεριώδης ακτινοβολία μπορεί να είναι επιβλαβής για την ανθρώπινη υγεία. Βραχυπρόθεσμα, η περίσσεια UV - ειδικά τα μικρότερα μήκη κύματος στο φως του ήλιου, γνωστή ως UVB - προκαλεί ηλιακό έγκαυμα. Η επαναλαμβανόμενη βλάβη του δέρματος λόγω της έκθεσης στο UVB για δεκαετίες μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένος κίνδυνος καρκίνου του δέρματος. Φυσικά, διαφορετικοί άνθρωποι μπορούν να ανεχθούν διαφορετικές ποσότητες UV. Άτομα με βαθύ χρωματισμένο (πιο σκούρο) δέρμα προστατεύονται καλά όλη την ώρα, είτε είναι έξω στον ήλιο είτε όχι. Άλλοι χρειάζονται κάποια έκθεση στον ήλιο για να προκαλέσουν προστατευτικές χρωστικές του δέρματος αναπτύσσοντας ένα μαύρισμα. Και μερικοί άνθρωποι μόλις μαυρίζουν καθόλου, αφήνοντάς τους πολύ ευάλωτους σε ηλιακά εγκαύματα και άλλες βλάβες στην υπεριώδη ακτινοβολία.

Φυσικά μπορούμε όλοι να επιλέξουμε να αποφύγουμε τον ήλιο, να φορέσουμε καπέλο ή να χρησιμοποιήσουμε αντηλιακό. Τι γίνεται όμως με τα φυτά; Πρέπει να μείνουν στον ήλιο. Υπάρχει φυτό ισοδύναμο με ηλιακό έγκαυμα ή με τις προστατευτικές χρωστικές ουσίες που έχουμε στο δέρμα μας;

Οι επιστήμονες των φυτών άρχισαν πραγματικά να σκέφτονται αυτά τα ερωτήματα όταν εξάντλησε το στρατοσφαιρικό όζον - το τρύπα στο στρώμα του όζοντος - απείλησε να επιτρέψει πολύ περισσότερο UVB να φτάσει στην επιφάνεια της Γης. Έρευνα στις δεκαετίες 1980 και 1990 έδειξε ότι τα υψηλά επίπεδα UVB που θα προέκυπταν από την εξάντληση του όζοντος θα μπορούσαν βλάπτουν άμεσα τη φωτοσύνθεση. Άλλες επιδράσεις της υψηλής UV μπορούν επίσης να μειώσουν την ανάπτυξη και τις αποδόσεις των καλλιεργειών.

Αλλά το ίδιο σώμα έρευνας έδειξε ότι τα φυτά προστατεύονται καλά από τις χειρότερες επιπτώσεις των επιπέδων UVB που βιώνουμε τώρα. Αυτή η προστασία προέρχεται από μια σειρά φυσικών φυτικών χημικών, κυρίως φαινολικών. Αυτές οι φαινολικές ενώσεις ενεργούν ως φυσικά αντηλιακά, απορροφά έντονα την υπεριώδη ακτινοβολία αλλά όχι τα μήκη κύματος που απαιτούνται για τη φωτοσύνθεση.

Όπως και με τις χρωστικές ουσίες του ανθρώπινου δέρματος, η ποσότητα αυτών των φυσικών αντηλιακών ποικίλλει μεταξύ των φυτών. Μερικά φυτά, συνήθως εκείνα που προέρχονται από τροπικές περιοχές ή από βουνά μεγάλου υψομέτρου, έχουν υψηλά επίπεδα προστασίας όλη την ώρα. Άλλοι παράγουν αντηλιακά μόνο όταν εκτίθενται σε υψηλότερα επίπεδα UVB, ισοδύναμο με το μαύρισμα στους ανθρώπους.

Αυτό οδηγεί σε μια άλλη ερώτηση. Εάν τα φυτά παράγουν τα αντηλιακά τους με βάση την έκθεσή τους στην υπεριώδη ακτινοβολία, πώς εντοπίζουν αυτήν την έκθεση; Και πώς τα φυτά εντοπίζουν το UVB;

Μόνο κατά την τελευταία δεκαετία, οι επιστήμονες των φυτών το έχουν δείξει αυτό τα φυτά ανιχνεύουν UVB πολύ συγκεκριμένα χρησιμοποιώντας μια πρωτεΐνη γνωστή ως UVR8 (συντομογραφία για τον τόπο αντοχής στην υπεριώδη ακτινοβολία 8). Τα φυτά που στερούνται UVR8 δεν μπορούν να προκαλέσουν προστατευτικά αντηλιακά και έχουν υποστεί σοβαρές ζημιές από την υπεριώδη ακτινοβολία του καλοκαιριού.

Οι ερευνητές εξακολουθούν να διερευνούν ενεργά τους βασικούς μηχανισμούς με τους οποίους το UVR8 ελέγχει την απόκριση των φυτών στο UVB. Το γνωρίζουμε εδώ και αρκετό καιρό Το UVR8 απορροφά το UVB, προκαλώντας αλλαγές που τελικά επιτρέπουν την πρωτεΐνη UVR8 να συσσωρεύεται στους πυρήνες των κυττάρων του φυτού. Αυτό είναι ένα απαραίτητο βήμα στην αλυσίδα των αποκρίσεων που επιτρέπουν στα φυτά να προστατευθούν από βλάβες στο UVB.

Νέα έρευνα από το Πανεπιστήμιο της Γενεύης έδειξε ότι οι αποκρίσεις UVB εξαρτώνται από αλληλεπιδράσεις μεταξύ UVR8 και μιας άλλης πρωτεΐνης που ονομάζεται COP1 (συστατικά φωτομορφογόνο 1). Αυτή η πρωτεΐνη αλληλεπιδρά με άλλα διάφορα μόρια (HY5, SPA και RUP) στα κύτταρα ενός φυτού για να στείλει ένα σήμα που ελέγχει τη συσσώρευση φαινολικών αντηλιακών σε απόκριση στο UVB.

Πιο βιώσιμες καλλιέργειες

Αυτό μπορεί να μοιάζει με αλφάβητο σούπα συντομογραφιών, αλλά το σύστημα σηματοδότησης που αντιπροσωπεύει μας επηρεάζει όλους μέσω του ρόλου του στα φυτά που παράγονται από αγροκτήματα ως καλλιέργειες. Γνωρίζουμε τώρα ότι τα φυτά χρησιμοποιούν το UVB ως σήμα για να αλλάξουν τη χημεία τους με τρόπους που επηρεάζουν πολύ περισσότερα από την απλή προστασία από την υπεριώδη ακτινοβολία.

Η έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία παράγει βιοχημικές αλλαγές που μπορούν αύξηση της αντίστασης στην επίθεση παρασίτων και ασθενειών. Το UVB στο φως του ήλιου βελτιώνει το χρώμα, τη γεύση και το άρωμα των φρούτων, λαχανικών και λουλουδιών. Έκθεση UVB επίσης αυξάνει τα επίπεδα των φυτικών χημικών που πιστεύεται ότι είναι πολύτιμα στην ανθρώπινη διατροφή.

Η νέα έρευνα προσθέτει στην αυξανόμενη κατανόησή μας ότι το UVB στο φως του ήλιου δεν πρέπει να το βλέπουμε μόνο από άποψη βλάβης. Όσο συνεχίζουμε να προστατεύουμε τη στιβάδα του όζοντος, οι επιπτώσεις του UVB θα είναι μόνο ένα μέρος των φυσιολογικών αποκρίσεων των φυτών στο περιβάλλον τους. Και όσο περισσότερο κατανοούμε αυτές τις απαντήσεις, τόσο περισσότερο μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτήν τη γνώση για να παράγουμε πιο βιώσιμες καλλιέργειες, βελτιώνοντας την ποιότητά τους και μειώνοντας τη χρήση φυτοφαρμάκων.

Σχετικά με το Συγγραφέας

Nigel Paul, Καθηγητής Φυτικής Επιστήμης, Πανεπιστήμιο Lancaster

Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στις Η Συνομιλία. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

Σχετικά βιβλία

at InnerSelf Market και Amazon