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.
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).
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.
