Domů     Stabilní izotopy pomáhají objasnit, jak rostlina obnovuje svou „kůži“
Stabilní izotopy pomáhají objasnit, jak rostlina obnovuje svou „kůži“
16.3.2023

V popularizačním zápalu jsme si v názvu dovolili zjednodušení. Rostlina nemá kůži. To, co ji na povrchu chrání a zároveň umožňuje komunikovat s okolím, se nazývá kutikula. Tohle slovo ale normálním lidem moc neříká.

Kutikulu mají na povrchu i mechy. Zatímco zelené rostlinky snesou vyschnutí, tobolky by zahynuly. Proto mají na povrchu celkem silnou kutikulu a tak napodobují listy cévnatých rostlin (skoro vše velké, co nás obklopuje). Snímek je z fluorescenčního mikroskopu a červeně září chlorofyl. Tobolky jsou ho plné a tak je to důkaz, že jsou schopné fotosyntézy. Foto: JČU
Kutikulu mají na povrchu i mechy. Zatímco zelené rostlinky snesou vyschnutí, tobolky by zahynuly. Proto mají na povrchu celkem silnou kutikulu a tak napodobují listy cévnatých rostlin (skoro vše velké, co nás obklopuje). Snímek je z fluorescenčního mikroskopu a červeně září chlorofyl. Tobolky jsou ho plné a tak je to důkaz, že jsou schopné fotosyntézy. Foto: JČU

Kutikula je tenká blanka, u většiny rostlin ani ne tisícinu milimetru silná, kterou umíme z listu oddělit a zkoumat. Je to zjednodušeně řečeno síť „nasáklá“ (impregnovaná) vosky. A vosky jsou velmi nepropustné a odpuzují vodu.

A to je právě hlavní funkce kutikuly. Chrání list před vyschnutím, ale pro svou vodoodpudivou povahu, také před zaplavením, třeba během prudkých dešťů.

Kutikulu podobné funkce, ale jiného původu, má na povrchu těla také hmyz, pavouci a jiná drobná suchozemská žoužel.

Rostlinná kutikula rovněž chrání list před chorobami a škůdci. Drobné bakterie a houbová vlákna většinou nedokáží kutikulu prorazit ani chemicky rozložit. Proto musí hledat „kde nechal tesař díru“. Těmi mohou být drobná poranění, ale také průduchy.

Průduchy jsou přirozené otvůrky na listech a dalších nadzemních površích rostlin. Jsou důmyslným spoluhráčem kutikuly, protože se umí otevírat a zavírat. Když rostlina nemá dost vody, průduchy se zavřou a přes kutikulu se voda skoro nevypařuje.

Rostlina pak sice nevyschne, ale zároveň se do ní nedostane oxid uhličitý – hlavní potrava rostliny. Zjednodušeně řečeno, rostlina nepřirůstá.

Když je vody dostatek, průduchy se znovu otevřou, list vypařuje vodu a roste (protože „baští“ CO2 a ten přetváří na cukry a další organické látky).

Povrch listu studovaného druhu Clusia rosea pod skenovacím elektronovým mikroskopem. Uprostřed vidíte průduch, kterým rostlina reguluje výdej vody a příjem oxidu uhličitého. „Kry“ po celém povrchu jsou vosky na povrchu kutikuly složené zde hlavně z alkanů. Foto: JČU
Povrch listu studovaného druhu Clusia rosea pod skenovacím elektronovým mikroskopem. Uprostřed vidíte průduch, kterým rostlina reguluje výdej vody a příjem oxidu uhličitého. „Kry“ po celém povrchu jsou vosky na povrchu kutikuly složené zde hlavně z alkanů. Foto: JČU

O kutikule toho víme hodně a zkoumají jí po světě stovky vědců. To je ale třeba v porovnání s výzkumem rakoviny, samozřejmě méně. Mnohé ale stále nevíme.

Například zda se matrix (to je ta nosná síť, jak jsme to na začátku zjednodušili) a vosky obnovují po celý život listu nebo jen během jeho růstu. Svět ale není černobílý a i tady se ukazuje, že odpověď může být ano i ne, podle podmínek a druhu rostliny.

Například záleží na tom, zda list žije jednu sezónu nebo mnoho let. Taková kapusta nebo opadavý strom nemusí do ochrany listu tolik investovat. List žije nanejvýše několik měsíců a pak odpadne. Ale vezměme si takový břečťan, smrk či agáve.

Tam listy vydrží mnoho let, u agáve třeba desetiletí. Kutikula tak musí odolávat nepřízni počasí – mrazu, vedru, ale také stále silnějším dávkám ultrafialového záření ze sluníčka. A stále musí být funkční. Jinak by list zemřel.

Proto je u stálezelených druhů kutikula mnohem tlustší (až setiny mm) než u opadavých (většinou méně než 1 µm, což je tisícina mm). Zároveň jsme zjistili, že vosky se doplňují i u dospělých listů, které dosáhly konečné velikosti a zdánlivě se tak nevyvíjejí.

Kutikula se obnovuje hlavně u těch dlouhověkých, kde se vosky vlivem větrné a vodní eroze ztrácí. U již jmenované kapusty je doplňování materiálu v kutikule dospělého listu minimální. Matrix, překvapivě, se tvoří jen během růstu listu. A jak jsme na to všechno přišli?

Nechali jsme rostlinky v těžkém (ale stabilním, nikoli radioaktivním!) oxidu uhličitém (13CO2). Ten v přírodě tvoří jen 1 %, zatímco normálního (12CO2) je 99 %. Vtip je v tom, že se oba chovají v živých tvorech prakticky stejně;

ani ten těžký neškodí a my ho můžeme sledovat a měřit s velkou přesností. Průduchy se dostane do vnitřku listu, kde probíhá fotosyntéza. Ta jej zabuduje do organických látek, podobně jako lehký uhlík. Z uhlíku rostlina buduje prakticky celé své tělo.

Nejprve se hromadí v cukrech (v cukrové řepě a třtině v enormním množství a tak ho člověk využívá). Postupně ale tvoří i strukturní součásti těla rostlin – buňičinu, dřevo, kutikulu a další.

Takže když se začne těžký uhlík objevovat ve voscích kutikuly dospělých listů, znamená to, že rostlina musela tyto vosky vytvořit až po té, co byla přemístěna do vzduchu, kde těžký izotop uhlíku převládá (protože byl uměle přidán). Toto, tedy jak je to s opravou „kůže rostlin“, se dosud nevědělo.

Rostliny jsou úžasné organismy, vděčíme jim za kyslík, stavební materiál i potravu. Jejich masa na Zemi je mnohonásobně vyšší, než hmota všech zvířat. Jsou proto zásadní pro stabilitu ekosystémů i přežití člověka.

Proto je má určitě smysl studovat a stabilní izotopy nám v tom mohou pomoci. Toto je jen jeden příklad.

RNDr. Jiří Kubásek, Ph.D.

Foto: JČU
Související články
Věda a technika
Starší než lesy. Žraloci brázdí oceány už 400 milionů let
Zní to neuvěřitelně, ale je to pravda, žraloci jsou skutečně starší než stromy. Jejich evoluční příběh sahá stovky milionů let do minulosti a opírá se o pevné vědecké důkazy z fosilního záznamu. Jak je možné, že tito mořští predátoři plavou oceány déle než existují lesy? Žraloci se objevují v oceánech už před více než 400 […]
Věda a technika
Proč potřebujeme objetí?
Co nám pomůže, když je nám nejhůř? Skoro vždy funguje obyčejné lidské objetí! Je v tom nějaké kouzlo? Jen fyzika a chemie! Pokud potřebujme obejmout, většinou vyhledáme někoho blízkého. Ať už jde o objeti partnerské, rodičovské či přátelské, udělá se nám lépe! Co nám tak pomohlo? Pocit lásky? Tělesné blízkosti? Pevného pouta navěky? Vysvětlení přinášejí […]
Věda a technika
Tučňáci „žádají o ruku“ kamínkem. Nejde o romantiku, ale stavební materiál
Romantická představa o tučňácích, kteří se vzájemně „žádají o ruku“ kamínkem, zní jako pohádka. Ve skutečnosti ale stojí na zajímavé směsi pravdy a mýtu a realita je možná ještě složitější a neuvěřitělnější. Na antarktickém pobřeží se právě odehrává tiché námluvní divadlo. Samec tučňáka se sklání, bere do zobáku malý kamínek a kolébavou chůzí míří ke […]
Věda a technika
Na souši i na moři: Raketová vojska ve století páry
Tradičně je 19. století nazýváno stoletím páry, a to oprávněně. Parní stroj si podmaňuje svět. Síla páry se promítla i do vojenství. Rakety? Vrtíte hlavou a domníváte se, že rakety si musely počkat až na následující století? Mýlíte se! Právě v 19. století prodělalo použití raket pro vojenské účely velký rozkvět. Značnou inspiraci pro vojenské […]
reklama
historie
Falešný mág Edward Kelley: stříbro vyrobit nedokáže a skončí v lochu
Čtyři muži se setkají ve stínu hradeb. Jen měsíční světlo dopadá na rovný plácek. Všichni jsou zachmuření, tiší. Není potřeba slov. Pak snědý dlouhán s hustými kadeřemi odhodí plášť a vezme do ruky kord. „Jsem připraven, pane,“ pronese. I muž naproti němu vezme do ruky zbraň. Souboj může začít. Oba se postaví do střehu, zatímco sekundanti […]
Buddha: Na cestě za osvícením
Bohové přicházejí a odcházejí společně s civilizacemi, které je uctívají, existují jich tisíce, ale těch, kterým se podařilo uvíznout v paměti lidí po celém světě je jen pár. Jako třeba indický aristokrat, který pochopil. Od bohů, kteří už jsou za zenitem slávy, k těm, kteří jsou stále na vrcholu, je jedním z nejméně tradičních bezpochyby Buddha. Probuzený, […]
Povstala z krve a popela: Varšava jako symbol hrůz druhé světové války
V období mezi první a druhou světovou válkou si polská metropole Varšava, díky elegantnímu urbanistickému řešení a prosperitě, vysloužila označení Paříž severu. Potom však přišla krutá léta nacistické okupace, která si vyžádala nezměrné utrpení obyvatel města. Celkem osmdesát procent předválečné zástavby Varšavy bylo zničeno. Po válce zbylo z kvetoucího města jen ohořelé mrtvé torzo. Varšava dokázala povstat […]
Salcburk 1818: Sváteční atmosféru vystřídaly strach a panika
Hlavní město rakouské spolkové země Salcbursko má dlouhou a zajímavou historii. Do kroniky Salcburku se zapsaly i události dramatické, byť v současnosti takřka zapomenuté. Patří k nim i rozsáhlý požár, který toto město postihl v roce 1818. Velký požár Salcburku v dubnu roku 1818 vznikl od zdánlivé drobnosti, banality, jak už to bývá. Vzplanuvší tuk na kuchyňské pánvi se […]
historie
Emil Hácha: Smutná tečka na Pankráci
Píše se rok 1938 a Emil Hácha (1872–1945) se z funkce předsedy Nejvyššího správního soudu chystá do důchodu. Zemřela mu milovaná manželka Marie (1873– 1938), která byla zároveň jeho sestřenicí, a jejich dcera se rozvádí. Stres se už v tu chvíli podepisuje na jeho zdraví. Osud tomu chce však jinak. „Prezident nemusí činit zásadní rozhodnutí,“ […]
1824: Ohnivá řeka v ulicích Edinburghu
Historická kronika hlavního města Skotska – Edinburghu uvádí, že požár v listopadu roku 1824 byl jedním z nejničivějších v historii celého tohoto starobylého sídla. Oheň se vymkl kontrole v rytecké dílně jistého Jamese Kirkwooda. Lokální požár ovšem brzy přerostl v rozsáhlou ohnivou zkázu. Oheň se přeléval z ulice do ulice plných pět dní. Ani mezery […]
Americké zlaté šílenství: Bohatství, nebo smrt
Jít a najít Eldorado je sen každého dobrodruha. Jenže i když zlato někdy doslova leží na zemi a stačí se sehnout, nikdy to není tak jednoduché. Je to cesta lemovaná utrpením, obětováním a mnohdy i kostmi tisíců těch, kteří nuspěli. Kdo nemá notnou dávku štěstí a dost ostré lokty, ostrouhá. Je neděle a dvanáctiletý Conrad […]
Bůh Višnu: Výdech dlouhý 14 miliard let
Náboženství nebo nějaká forma spirituality nás obklopuje, formuje a ovlivňuje po celý život. V některého z mnoha bohů věří 85 % světové populace! Neurovědci tvrdí, že má mozek náboženské prožitky v základní výbavě, a že se při nich aktivuje šest mozkových oblastí vytvářejících dočasnou neuronální síť. Jedním z těch nejvýznamnějších je hinduistický ochránce vesmíru. Bledě modrá […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Dulce: Dobrota, které neodoláte
panidomu.cz
Dulce: Dobrota, které neodoláte
Ta dobrota se jmenuje dulce de leche a možná už jste ji objevili v obchodech. Ale nepochybujte o tom, že doma připravená bude ještě lepší. Název je španělský a znamená jednoduše „mléčná sladkost“. Původ ovšem není úplně jednoznačný, o autorství této receptury se pře hned několik latinskoamerických zemí a k tomu Francie, kde se traduje,
Ferdinand I. zatrhl šizení na tržištích
historyplus.cz
Ferdinand I. zatrhl šizení na tržištích
„Prvotřídní kvalita, dovoz z Itálie,“ přesvědčuje kupec s látkami bohatou pražskou měšťanku. Žena pečlivě osahává štůček mušelínu. „Vezmu si pět loket,“ prohlásí. Kupec rychle naměří požadovanou délku. Pořádný kus mu přitom zůstane za prsty…   „Na šaty ho bude málo, milostpaní. Stačí jenom na sukni,“ zhodnotí švadlena množství růžového mušelínu. „Ošidili vás, podívejte.“ Vezme do ruky dřevěnou
Kouzlení s vodou z potoků a studánek
nejsemsama.cz
Kouzlení s vodou z potoků a studánek
Voda má v magii zvláštní místo. Má jedinečné vlastnosti, které pro vás mohou být nejen zdrojem osvěžení, ale i duchovní síly a léčení. Voda z potoků a studánek má moc přinést do vašeho života pozitivní změny a obnovit vaši energii. Využitím těchto přírodních zdrojů v magii můžete obohatit své rituály a přinést do svého života větší harmonii a klid. Je důležité
Ten můj chlap je prostě báječný
skutecnepribehy.cz
Ten můj chlap je prostě báječný
Jsem holka Štěstěny, tvrdila moje máma, když jsem doma představila Mirka. Mohla na něm oči nechat. To nadšení ji neopustilo nikdy. Myslím, že mi trochu záviděla, ale nikdy jsem jí to neřekla. Tátu měla ráda, ale co si pamatuji, tak jsme s Mirkem byli zamilovaní mnohem víc. Jsme spolu moc rádi Tehdy byla jiná doba, když
Září Svobodová díky nové lásce?
nasehvezdy.cz
Září Svobodová díky nové lásce?
Přestože jí osud připravil až příliš kruté momenty, nikdy nepřestala věřit, že bude znovu šťastná. Sympatická herečka ze seriálu Ulice Ilona Svobodová (64) se má už několik týdnů potkávat se stejně
Hříbková omáčka
tisicereceptu.cz
Hříbková omáčka
Královskou houbou českých lesů je pravý hřib. Suroviny 400 g houby 1 větší cibule 2 lžíce másla 200 ml šlehačky 100 ml zakysané smetana 1 bobkový list 5 kuliček nového koření petrželka ne
Krvavé maltské podzemí a tajemná Petra
enigmaplus.cz
Krvavé maltské podzemí a tajemná Petra
V oblasti Paola na předměstí hlavního města La Valetta na Maltě se v roce 1902 dostala skupina dělníků do problémů. S několika se při rozbíjení skal propadla zem. „Dostaňte nás odsud, něco tady je,“ z
Historické Boskovice: Procházka od hradu k zámku
epochanacestach.cz
Historické Boskovice: Procházka od hradu k zámku
Návštěvou jednoho města si snadno zajistíme program třeba na celý víkend. Boskovice totiž nabízejí hned dvě významné architektonické památky, vzdálené od sebe jen půl kilometru. A tak se vydejme za hradem i za zámkem do krásné jihomoravské krajiny. Trhová osada Boskovice na okraji Drahanské vrchoviny vznikla někdy ve13. století, a už v roce 1313 kronikáři zaznamenali
Pátrání po nacistickém zlatě: Je ukryté pod hladinou německého jezera?
epochalnisvet.cz
Pátrání po nacistickém zlatě: Je ukryté pod hladinou německého jezera?
Nad vodou se převalují chuchvalce mlhy, ze kterých se náhle vynoří siluety několika člunů. Mají velmi podivnou posádku. Dobře živení, po zuby ozbrojení muži v černých uniformách a na straně druhé: zubožená těla oblečená v chatrných vězeňských hadrech. Co tato přízračná scéna znamená?   Je jaro roku 1945, druhá světová válka se chýlí ke konci. Jezero Stolpsee
Stinná stránka rozvinutějších mozků: rychleji stárnou
21stoleti.cz
Stinná stránka rozvinutějších mozků: rychleji stárnou
Lidský mozek, více než jakýkoliv jiný orgán, odlišuje náš druh od ostatních. Během posledních přibližně sedmi milionů let se jeho velikost a složitost výrazně zvýšila, což nám umožnilo používat jazyk,
&Beyond: Nezapomenutelné safari napříč východní Afrikou pro romantiky i dobrodruhy
iluxus.cz
&Beyond: Nezapomenutelné safari napříč východní Afrikou pro romantiky i dobrodruhy
&Beyond, světově uznávaný lídr v oblasti luxusní ekoturistiky, představuje své rozmanité portfolio safari lodgů a kempů ve východní Africe. Jako lídr v oblasti zodpovědného cestovního ruchu organi
Dechberoucí „katedrála“ v oblacích
rezidenceonline.cz
Dechberoucí „katedrála“ v oblacích
Třípodlažní penthouse na vrcholu nejvyššího věžáku severně od 72. ulice v New Yorku „patřil“ jednomu z protagonistů populárního seriálu, mapujícího život milionářské rodiny Royových. Jakkoliv jsou jejich osudy fiktivní, nemovitosti, v nichž „žijí“, jsou velmi reálné. Ohromující luxusní byt s pěti ložnicemi, čtyřmi koupelnami a výhledem na Husdon Yards je přitom jenom jednou z nemovitostí
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz