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
Fascinující lidský mozek
S ohledem na fungování lidského mozku platilo dlouho paradigma, že v dospělosti pracuje už jen s vybudovanými neurálními cestami a netvoří si nové. Až na začátku 21. století se prokázalo, že se mozek vyvíjí i v dospělosti.   Neuroplasticita či plasticita mozku je termín, který označuje vývoj změn v mozku v průběhu života jedince. Neuroplastické […]
Věda a technika
Okřídlený zabiják B-2: Stroj připomínající můru unikne i radarům!
V klidu vstoupí do afghánského vzdušného prostoru, sestoupí na požadovanou výšku, zamíří cíl a bomby už padají na potemnělou krajinu. O několik tisíc metrů níže si nepřátelští vojáci libují, jaký mají klídek. Na radaru totiž nic nevidí. Stačí, aby se objevily a lidé se okamžitě mají na pozoru. Americká armáda to moc dobře ví, a tak […]
Věda a technika
Fascinují Pennsylvania Station: Když orli odlétají…
Kdykoliv míří po kolejích do nebo z New Yorku hlava Spojených států amerických nebo jiní důležití tuzemští i zahraniční státníci, odjíždí z 11. nebo 12. koleje. Rozhodně nejde o konec nádraží, cestující tu mohou nastoupit do vlaků na celkem 21 kolejích obsluhovaných 11 nástupišti. A že je tu pořádně živo – kapacita tohoto nádraží je […]
Věda a technika
Anestezie: Bolest dostala utrum díky večírku
Bez anestezie byly dějiny chirurgie spíše dějinami bolesti. I když od starověku se prověřovaly nejrůznější způsoby, jak během operací docílit znecitlivění, nejběžnější praxí zůstávalo řezání do člověka při jeho plném vědomí. Bolest dostala utrum až díky večírku.   V 19. století se mnohé večírky neobešly bez nehořlavého plynu s nevýraznou vůní a nasládlou chutí. Zábava s oxidem […]
reklama
zajímavosti
Proč se na Velikonoce světí oheň a co znamená červené vajíčko?
Od nepaměti znamená oheň teplo domova. Například už v antice se rodina kolem něj schází, kdykoli chce řešit něco důležitého. Vdává-li se dívka, její matka odebere z rodinného ohniště žhavé uhlíky a jde jimi zapálit oheň v novém domově své dcery. Vyhasnutí ohně se považuje za špatné znamení. Ohně si proto všímá i Bible a považuje ho za […]
Tři pečené symboly Velikonoc: Mazanec, beránek a jidáše
„Jak pastýř pase své stádo, beránky svou paží shromažďuje, v náruči je nosí, březí ovečky šetrně vede,“ tak vystupuje Bůh ve Starém zákoně. Hebrejská tradice považuje ovci a jehně za symbol člověka jako člena Božího stáda. Nejčastější obětí Bohu se stává právě beránek, přikazuje to ve starozákonních předpisech Mojžíšův zákon. Nový zákon jako beránka označuje ukřižovaného […]
Míč: Nezbytnost stará 4500 let
O kolik nezapomenutelných zážitků by člověk přišel, nebýt jeho – dechberoucích chvílí v tenise, basketbalu a samozřejmě fotbalu. Neuskutečnil by se bez něj třeba legendární moment, kdy Antonín Panenka pošle vršovickým dloubákem kulatý nesmysl doprostřed branky a udělá z Československa v roce 1976 mistry Evropy. Dá se do něj kopat, házet ho, odpalovat nebo naopak […]
9 největších tajemství chlupatých mazlíčků. Co všechno nevíte o kočkách?
Kočky známe všichni, přesto stále existuje množství zajímavostí, které ne každý ví a zná. Věděli jste například, že kočky se domestikovaly samy? A přemýšleli jste někdy o tom, proč se říká, že má kočka devět životů? A k čemu slouží kočičí předení? Je toho totiž spousta a my se dnes podíváme na symbolických devět zajímavostí, které […]
reklama
svět zločinu
Vrazi s andělskou tváří
Dva výrostci se baví v nákupním středisku až podezřelou zábavou. Ukradnou plechovku s modrou barvou a přemýšlejí, co dál. „Pohni, Jone, tady chcípl pes.“ „Co budeme dělat, Robe? Tolik času, domů se mi nechce.“ „Ani mně ne, ty mysliteli. Hele, koukej na toho caparta! Trochu ho potrápíme, ať je sranda.“ říká Robert a s mrazivým […]
11 lebek malovaných krví
K procesu se nedostaví. Sehnal si žiletky… Než vypustí duši, nechá za sebou důležitý vzkaz, nebo si to alespoň myslí. Podřeže si žíly na zápěstí a posledními silami, jež mu i s krví odcházejí s těla, kreslí na zemi cely krvavý pentagram.  Mormon, křesťan a nakonec satanista. To vše dohromady je budoucí únosce a vrah […]
Líbezná zlodějka Patty Hearstová: Když se pomíchají dobro a zlo
Provoz Sveriges Kreditbanken na stockholmském náměstí Norrmalmstorg by letního dne 23. srpna 1973 probíhal jako obvykle, kdyby sem náhle nevtrhl dvaatřicetiletý lupič Jan-Erik Olsson. „Večírek právě začal,“ vykřikne muž v dlouhém kabátě a slunečních brýlích a vystřelí samopalem do stropu. Jeden ze zaměstnanců zapne tichý alarm. Jan-Erik Olsson ho postřelí ho do ruky. Žádá o tři […]
Místo manželky dcera: Sousedé o vězněné a znásilňované dívce vědí!
Bílá košile s krátkým rukávem působí na odlehlém ostrůvku u brazilských břehů až nepatřičně. Pojišťovací agent stáhne obočí. „Tam raději nechoďte. Co mu odešla žena, nevede to dobře…,“ varují ho místní, když se chystá zamířit na nedalekou farmu. Rozuzlení případu, který bude právem srovnáván s kauzou Rakušana Josefa Fritzla, je na dosah.  Píše se rok 2010. Muž […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Moderní rezidence u rovníku
rezidenceonline.cz
Moderní rezidence u rovníku
Rezidence vznikla v rovníkovém Ekvádoru. Betonová stavba rozvržená do tvaru písmene T působí přes svou masivní konstrukci příjemně svěžím, elegantním a odlehčeným dojmem. Tři podlaží, tři obytná kř
Vnuci objevili v mém rodném domě poklad
skutecnepribehy.cz
Vnuci objevili v mém rodném domě poklad
Myslela jsem, že ten dům dokonale znám. Jako dítě jsem ho prolezla od sklepa až po půdu. Přesto vnuci našli pokoj, o němž neměl nikdo ani tušení. Ten dům kdysi postavili mí praprarodiče a já jsem v něm vyrůstala. Proto jsem si myslela, že ho znám dokonale, už můj otec ho měl prozkoumaný a ukázal mi jako dítěti všechny
Útok z hlubin: Potopila německou ponorku UB-85 mořská nestvůra?
epochalnisvet.cz
Útok z hlubin: Potopila německou ponorku UB-85 mořská nestvůra?
Německé ponorky byly za první světové války skutečným postrachem Atlantiku. Jejich torpéda rozsévala zkázu mezi spojeneckými loděmi a bylo velmi těžké je zničit. O to větší překvapení čekalo na námořníky z britské lodi HM Coreopsis II, když se jim zcela bez boje vzdala posádka obávané ponorky UB-85. Jejich plavidlo totiž prý potopila mořská příšera!  
Einstein v praxi: K čemu je nám obecná teorie relativity?
21stoleti.cz
Einstein v praxi: K čemu je nám obecná teorie relativity?
Publikoval přes 300 vědeckých prací a dal lidstvu nejslavnější rovnici světa E= mc2. Dodnes patří k největším vědeckým hvězdám, ke zhmotnělé tvůrčí genialitě, protože jeho speciální teorie relativity
Jachta Milano od prémiových Tankoa Yachts má na palubě i kino
iluxus.cz
Jachta Milano od prémiových Tankoa Yachts má na palubě i kino
Italská společnost Tankoa Yachts přináší milovníkům moře nový důvod, proč vyplout na otevřené vody. Jejich nejnovější klenot, 70 metrů dlouhá luxusní jachta Milano, vzdává hold svému italskému jménu -
Září na špici Zlaté pagody přes 5000 diamantů?
historyplus.cz
Září na špici Zlaté pagody přes 5000 diamantů?
Mluví se o ní jako o jednom ze zapomenutých divů světa. Není se ani čemu divit. Šweitigoumská pagoda je úchvatná, obzvláště pak v podvečer, když ji paprsky zapadajícího slunce doslova rozzáří. Její povrch je totiž ze zlata. Použito ho prý bylo větší množství, než jaké tvoří zlaté rezervy v britských bankách. Na její špici se navíc blyští
Velikonoční boží milosti neboli křehotiny
tisicereceptu.cz
Velikonoční boží milosti neboli křehotiny
Křehké cukroví se na Vysočině nepřipravuje jen na Velikonoce. Sváteční pochoutka prababiček v neděli provoní celý dům. Zkusíte si ho vyrobit také? Suroviny 250g hladké mouky 2 žloutky Kousek m
Glore Psychiatric Museum: Straší tu labilní duchové utýraných pacientů?
enigmaplus.cz
Glore Psychiatric Museum: Straší tu labilní duchové utýraných pacientů?
V některých významných muzeích se nacházejí artefakty, které do našeho světa údajně přitahují cizí síly. V jiných se zase objevují přízraky lidí, kteří byli kdysi na těchto místech umučeni k smrti. Mn
Jičínské perly: Staré Hrady a židovský hřbitov
epochanacestach.cz
Jičínské perly: Staré Hrady a židovský hřbitov
Jižně od Jičína v obci Libáň stojí původně gotický hrad s renesančním zámkem Staré Hrady. Stejně jako samotný Jičín i zdejší místo dokonale zapadá do pohádkového kraje. Staré Hrady u Jičína Vybírat si můžeme hned z několika pohádkových prohlídkových okruhů, v nichž se seznámíme s více než čtyřmi stovkami pohádkových bytostí. Čekají opravdu všude. Vypravit se za
Jak hořké potraviny prospívají našemu zdraví?
nejsemsama.cz
Jak hořké potraviny prospívají našemu zdraví?
Už naše babičky věděly, že hořká jídla napomáhají celkové pohodě a mají léčivé účinky. Hořké látky konzumované s mírou mohou přinést mnoho dobrého. Od nepaměti se používají především pro své pozitivní účinky na trávení. Nejen bylinky Potravin, které jsou zdrojem hořké chuti, je na výběr mnoho. Jde například o mandle, para ořechy, mák, pohanku, žito, jehněčí maso
Velikonoční paráda z prvního kvítí
panidomu.cz
Velikonoční paráda z prvního kvítí
Velikonoce jsou tady! Přinášíme vám několik tipů, jak si je udělat krásné s pomocí prvního kvítí! Ve stejnokroji Že sestava v kabátku stejného střihu dokáže udělat úplně jiný dojem než bez kabátku, platí nejen u vojáčků. Kabátek přitom může být zcela jednoduchý, klidně z papíru nebo pruhu jutoviny. Jarní ikebana Pokud chcete neobvyklou květinovou dekoraci,
Jak slavila Zlata Adamovská svoje půlkulatiny?
nasehvezdy.cz
Jak slavila Zlata Adamovská svoje půlkulatiny?
Zlata Adamovská (65) ze seriálu Ordinace v růžové zahradě oslavila narozeniny. A zavzpomínala v té souvislosti, že si pro ni život přichystal dost perných chvil. Všechno jí vynahradila až láska s Pet