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
reklama
Související články
Věda a technika
Zachraňte svá záda! Proč nejčastěji bolí?
Bolesti zad patří mezi nejrozšířenější civilizační choroby, které trápí hlavně obyvatele vyspělých zemí. Během života potrápí bolavá záda zhruba 80 % lidí, asi u 10 % z nich přejdou bolesti do chronického stadia. Postihují zejména oblast krční, hrudní nebo bederní páteře. Jak se bránit? Páteř tvoří důležitou oporu lidského těla, drží hlavu i celý trup a […]
Věda a technika
Chorobné odéry: Dokážeme vyčenichat nemoci?
Čich je považován za „popelku“ mezi lidskými smysly. Americký průzkum provedený v roce 2011 zjistil, že přibližně polovina respondentů ve věku 16–30 let by se raději vzdala čichu než svého chytrého telefonu. Čich je úzce spojen s našimi emocemi a vzpomínkami, pomáhá ale také odhalovat potenciální hrozby, jako jsou zkažené potraviny, toxické látky – nebo nemoci. […]
Věda a technika
Pátrání po původu cystické fibrózy
Cystická fibróza je závažné a nevyléčitelné dědičné onemocnění, které postihuje zejména dýchací a trávicí systém. Tato choroba, o které se hovoří jako o nemoci slaných dětí kvůli až pětkrát slanějšímu potu, je nejběžnějším genetickým onemocněním mezi bělochy. A vědci se snaží přijít na to, proč.   Cystická fibróza (CF) je geneticky podmíněné, tedy vrozené onemocnění, […]
Věda a technika
Na lesní požáry s moderními technologiemi
Způsob boje s ohněm se dlouhou dobu příliš neměnil. 21. století je však dobou nástupu nových technologií, což do určité míry mění i práci hasičů.   Klimatická změna probíhá, planeta se otepluje a lze očekávat, že lesní požáry budou v dalších desetiletích stále palčivějším problémem, se kterým se budeme muset vypořádávat. Ostatně jen ve Spojených státech způsobí […]
reklama
svět zločinu
Šli si pro lup v desítkách milionů. Odnesli si ale zlato v hodnotě přes 2,5 miliardy korun…
I zločinci potřebují mít ke své práci štěstí. V nenápadném transportním sejfu, v němž zlato čeká pár hodin, než ho přeloží na jiné letadlo, tak místo milionů najdou zlatý kov za miliardy. Jako pachatelé slavné loupeže z Brinks-Mat. Je sobota, 26. listopadu 1983. Do opevněného skladiště Brinks-Mat, které leží v blízkosti slavného londýnského letiště Heathrow, se snaží dostat skupina […]
Falšování vín: Příliš drahý přípitek
Laurent Ponsot nevěří svým uším. Na aukci se nabízí víno jeho rodinné společnosti z roku 1945 a 1959, když ještě firma ani neexistovala. Zařídí, aby bylo toto falešné zboží odstraněno z katalogu, a uvědomí úřady. Ještě netuší, že jejich prodejce je protřelý podfukář a že právě napomáhá k jeho dopadení a potrestání. Rudy Kurniawan přichází na […]
Loupež v brazilské centrální bance: Dokonalý plán pilných zahradníků
Jak rychle se dá nenápadně vyloupit banka, aby to vydalo kořist v hodnotě 70 milionů dolarů? Ti, kdo slyšeli o případu Centrální banky v brazilském městě Fortaleza, by možná odpověděli, že se to dá zvládnout za víkend. Práce na téhle loupeži bylo ale daleko víc. Fortaleza je třímilionové město na severovýchodním brazilském pobřeží, jedno ze sta největších […]
Útočící galerista Brit Eric Hebborn
Když si britský chlapec Eric Hebborn v osmi letech hraje s ohněm a zapálí školu, většina lidí předpokládá, že zraje pro kriminál. Erikovi učitelé si ale všimnou, že výborně kreslí a maluje, a podporují ho v této činnosti. Malý grázlík to nakonec dotáhne až na Královskou akademii umění a poté se stane pomocníkem restaurátora obrazů George Aczela. Jako […]
reklama
záhady a tajemství
Skotská záhada: Na prastarých kamenech je znázorněno neznámé zvíře
V předkřesťanských dobách obývali dnešní Skotsko, tehdy jedno z nejodlehlejších a nejizolovanějších míst Evropy, Piktové. Ti po sobě zanechali kamenné stély, na které zachycovali vše, co pro ně mělo nějaký význam, a to včetně zvířete, jehož identita je pro vědce dodnes záhadou… O Piktech se soudí, že byli z části keltským etnikem, které obývalo sever Británie už na […]
Posmrtný život se odehrává před smrtí
Téměř 80 procent lidí věří v nějakou formu posmrtného života. Většinou na základě zážitků těch, kteří přežili klinickou smrt. Přiživuje je řada esoterických a duchařských knih i pochybných webových stránek. Ty však často neříkají celou pravdu nebo zamlčují to, co se do obrazu úžasného posmrtného života nehodí. Věda už má navíc pro tzv. prožitky blízké […]
Zázrak v Zeitounu: Pannu Marii vyhlížely statisíce lidí
Něco takového svět v uplynulých dvou tisíci letech křesťanské historie nezažil. V káhirské čtvrti Zeitoun v Egyptě se po tři roky zjevovala Panna Marie. Zázrak se odehrával přímo na rušné ulici opakovaně několik let, a to před zraky tisíců a tisíců lidí. Údajně jej zachytili fotografové i kamery, komentovali ho politici. Církev byla zdrženlivá, vědecká […]
Skalní hádanka uprostřed pouště: Stojí za ní příroda, ufoni nebo naši předci?
Kraji vládne večerní ticho, na obloze se však jasně rozzáří světlo, které se neustále přibližuje. Futuristicky vyhlížející stroj přistává na písčité půdě. Dveře létajícího talíře se otevírají, vyběhne podsaditý mužíček, zamíří zbraní na nedaleký kámen a vypálí. Když zjistí, co způsobil, bere nohy na ramena! Nejde o film, ale o jednu z konspiračních teorií vzniku kamene […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Přesnější a úspornější ložiska využijí divadelní točny i špičkové teleskopy
21stoleti.cz
Přesnější a úspornější ložiska využijí divadelní točny i špičkové teleskopy
První ložiska, tedy součásti, které snižují tření, lidstvo využívalo už v antice. A vývoj stále pokračuje. Na moderních hydrostatických ložiscích pracují odborníci na tribologii z Fakulty strojního in
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
Kdo se chce na ní přiživit?
nasehvezdy.cz
Kdo se chce na ní přiživit?
Má to těžké, problémy s manželem a teď ještě zprávy, že ji chce nahradit mladší blondýna. Dáda Patrasová (67) však tvrdí, že o ničem neví. Nová Dáda! Tak zněla tisková zpráva, kterou nedávno rozesíla
Kdy se velryby přesunuly do moře a ztratily nohy?
epochalnisvet.cz
Kdy se velryby přesunuly do moře a ztratily nohy?
Historie velryb je jedním z největších záhad evoluce. Jak tito savci, kteří dýchají plícemi, přišli o nohy a vrátili se do moře? Na tuto otázku se pokusí odpovědět dokument Tajemné údolí velryb v Egyp
Co ve skutečnosti stojí za katastrofálními požáry v Kalifornii?
enigmaplus.cz
Co ve skutečnosti stojí za katastrofálními požáry v Kalifornii?
4. prosince 2017 zažehne jiskra poblíž města Santa Paula v Kalifornii požár, který tu svým rozsahem nemá obdoby. Trvá až do 12. ledna 2018, bojuje s ním 8500 hasičů. Zničí 280 000 akrů půdy a domo
Plánujete altán?
panidomu.cz
Plánujete altán?
Počasí brzy začne lákat k posezení na zahradě. Chcete být pěkně pod střechou a přitom na čerstvém vzduchu, i když prší? Nebo si udělat posezení i s místem na vaření? To všechno vám může altán poskytnout. Jen si musíte promyslet několik věcí, bez kterých se při stavbě určitě neobejdete. Kde bude? Místo pro budoucí altán
Ztráta velkého přátelství
skutecnepribehy.cz
Ztráta velkého přátelství
Byly jsme velké kamarádky už od první třídy. Bohužel pak se stalo něco, co nás rozdělilo. Mohu za to já. Chtěla bych to napravit. Ale jak? S Hankou jsme se poznaly na základní škole, když se přistěhovala v polovině roku. Třída měla už své skupinky kamarádů a ona byla osamělá. Bylo mi to líto a nějak víc jsem se
Masové koule s pikantní omáčkou
tisicereceptu.cz
Masové koule s pikantní omáčkou
Koule jednoduše napíchněte na párátko a servírujte s pálivou červenou omáčkou. Ingredience 500 g hovězího mletého masa 2 větší cibule 200 ml ostrého kečupu 4 stroužky česneku 2 nakládané kap
Legenda v novém kabátě: Prim Orlík 2024
iluxus.cz
Legenda v novém kabátě: Prim Orlík 2024
Rok 2024 se ponese v duchu hodinářských legend. Po vyprodané exkluzivní zlaté edici SPARTAK RESPEKT LE, přichází novoměstský výrobce hodinek s další novinkou. Ikonický PRIM ORLÍK se každé dva roky pře
Kdy se velryby přesunuly do moře a ztratily nohy?
21stoleti.cz
Kdy se velryby přesunuly do moře a ztratily nohy?
Historie velryb je jedním z největších záhad evoluce. Jak tito savci, kteří dýchají plícemi, přišli o nohy a vrátili se do moře? Na tuto otázku se pokusí odpovědět dokument Tajemné údolí velryb v Egyp
Skandální odhalení: Napsala Bachova slavná díla jeho manželka?
enigmaplus.cz
Skandální odhalení: Napsala Bachova slavná díla jeho manželka?
Německý hudební skladatel Johann Sebastian Bach prý nebyl až takový génius, jak se dodnes věří. Jeho proslulá díla za něj totiž údajně napsala jeho druhá žena Anna Magdalena! Přijdou vám podobná prohl
Kraj Vysočina: Hvězdné území hejkala a Karafiátových broučků
epochanacestach.cz
Kraj Vysočina: Hvězdné území hejkala a Karafiátových broučků
Zvlněné kopce Českomoravské vrchoviny okouzlují v každém ročním období malebnou přírodou, čistými studánkami a množstvím historicky významných míst. Města Třebíč, Telč a Žďár nad Sázavou se dokonce pyšní zápisem na Seznamu světového dědictví UNESCO. Není divu, že kopcovitá Vysočina už po staletí inspiruje skladatele, malíře i spisovatele k vytvoření jejich nejznámějších děl. Ať už to byla poetická