Vegyük egy fa ágát: sejtjei nem ugyanazzal a genommal rendelkeznek, mint a többi ág. Más szavakkal: egy-egy fa sok más fát rejt magában. Az evolúció csodája, amely az élővilág rendjében kivételessé teszi a növényeket. A fák mozaik jellegét empirikusan ismerik a kertészek, akik kiválasztják a legszerencsésebb mutációkat. Így például a nektarin egy őszibarackfa mutáns ágából származik.

„A növények olyan földönkívüliek, akik nálunk jóval régebben érkeztek a Földre." Néhány hónapja a „növényi kognícióval" kapcsolatos interjújában a botanikus Francis Hallé csodálatát fejezte ki az iránt, hogy a növényvilág milyen radikálisan különbözik az állatvilágtól. Az azóta egymás után megjelent két tanulmány a tölgyfáról a legszebb demonstrációja ennek. Kétségtelen bizonyítékot szolgáltatnak arra a hipotézisre, amelyet a francia botanikus 1999-ben állított fel A növény dicséretéről szóló könyvében, de „feltétlenül szükség lett volna a növényi DNS szekvenálásának a képességére, amelyet akkor még nem lehetett alkalmazni" – hangsúlyozza Peri Tobias (Sydney Egyetem).

Mit mutat ez a két tanulmány? Egyszerűen azt, hogy ugyanazon tölgy esetében a makkok genomja a szerint az ág szerint változik, amelyiken vannak: az eredeti makkéhoz képest a genom többé-kevésbé mutált. Jókora különbség az állatokhoz képest!

Míg az állatoknak több generáción keresztül kell reprodukálódniuk, hogy megfelelő módon kiválasztott alkalmazkodási vonásokat mutassanak, a tölgy szó szerint egy testet képez az evolúciós mozgatórugókkal. Nem várja meg, hogy leszármazottakat termeljen a genetikai innováció végett, hanem elvégzi azt saját növekedése során. Ahogy az ágak hosszabbodnak és elágaznak, genomja diverzifikálódik, és megannyi új lehetőséget kínál a természetes szelekcióhoz. Mintha Darwin evolúciója a legapróbb bimbó, a legkisebb ág sejtjeinek fülébe mormolná, hogy így tegyen.

Zengővárkony hős, 300 év viszontagságait túlélt szelídgesztenyéje, 2017-ben az Év Fája

Míg egyes botanikusok még mindig úgy gondolták, hogy egy ilyen képesség a különösen egzotikus trópusi fajok számára van fenntartva, minden arra utal, hogy ugyanez biztosan vonatkozik a fenyőkre, egyes olajfákra, mamutfenyőkre és bükkfákra, továbbá minden évelő növényre.

„Ez az evolúciós mechanizmus egyedülálló a maga módján. Lehetővé teszi a fának, hogy létezése során mindvégig mutációkat halmozzon fel a genomjában” – lelkesedik Christophe Plomion, a Cestas-Pierroton (Gironde) Inra-Foret-Bois Campus genetikusa, a két tanulmány egyikének szerzője. Márpedig a darwini logika szerint ezek a mutációk néha jó dolgokat is hozhatnak. Látványosan illusztrálja Ezt egy eukaliptusz, az Eucalyptus melliodora. Míg minden szomszédját bogarak áradata pusztítja, és ő maga is e levélfalók zsákmánya, az egyik fő ága vitézül őrzi lombját. Honnan e csoda? A kutatók azt találták, hogy ennek az ágnak a levelei a fa többi részéhez képest sokkal nagyobb mennyiségben termelnek egy olyan olajat, amelynek a szaga taszítja a bogarakat. Az ág kialakulásakor egy gén mutációja felfokozta ezen illékony vegyületek szintézisét. 

Eucaliptus mellidora

Hogyan nevezhetnénk ezt a sejt-milliárdokból álló együttest, amely a gyökértől a csúcsig szignifikánsan eltérő genomokat tartalmaz? Genetikai kimérák? „Nem kedvelem ezt a szót – mondja Francis Hallé –, mert genetikai rendellenességet juttat az eszünkbe, az állati kimérák miatt. Én inkább a mozaik-fa fogalmát részesítem előnyben. Éppen a mutáns formáknak ugyanabban a szervezetben való együttélése az, ami megkülönbözteti a növényeket az állatoktól, más szóval a rögzített lényeket a mozgékony lényektől." 

Ily módon a fa önmagában egy filogenetikai „fa”. Ő a megtestesült evolúciós folyamat. Szinte valóságos erdőt hoz létre saját magában. Mindegyik ágán ott ül Darwin: „A természetes szelekció egysége nem a fa-egyed, hanem annak minden egyes ága, pontosabban minden egyes merisztémája" – összegzi Christophe Plomion. Mert ennek a többszörös személyiségnek a titka a merisztémákban rejlik, ahol a fa összes anyaga (fa, lombozat, virágok és magvak) létrejön. Ezek az ágak végén találhatók, gyakran kis rügyek formájában, néhány tíz vagy száz őssejtből állnak, és megállás nélkül új sejteket hoznak létre, amelyek erősítik az ágat, vájnak egy-egy új csatornát, hogy továbbítsák a nedvet, vagy levelet alakítanak ki. „Ezekben a merisztémákban jelennek meg a mutációk" – mondja Cris Kuhlemeier biológus (Berni Egyetem, Svájc). Vagy a DNS-„másológép” meghibásodása miatt a sejtosztódások során; vagy a nap ultraibolya (UV) sugárzása miatt, amely mutagén hatásáról nevezetes. 

Íme, a sokatmondó különbség: miközben mi az ivarsejtjeinket testünkben védjük az UV-sugárzástól, a fák merisztémáikat a lehető legtöbb fénynek teszik ki. Ez egy kockázatos stratégia: „Ha a fák túl sok mutációt gyűjtenek az idő múlásával, fennáll a genetikai degeneráció veszélye, amely veszélyeztetheti fejlődésüket" – mondja Peri Tobias. De a genetikai mozaik szakértelemmel van hangszerelve*. Cris Kuhlemeier csapata megmutatta, hogy amikor új merisztémát hoznak létre, az őt alkotó őssejtek gyorsan leállnak az osztódással, így elkerülik a túl sok mutáció felhalmozódását. „Csak amikor elérik végleges helyüket a fában, amikor az új merisztéma végül egy bimbó formájában jelenik meg, és a fa megadja a jelet, akkor folytatódik a sejtosztódás" – mondja a kutató. A fa tehát kontroll alatt tartja saját genetikai sokféleségét! 

Chilei araukária (pikkelyfenyő, Araucaria araucana) 

Az arcátlan evolúciós siker kulcsát Christophe Plomion tanulmánya adja meg: a mutációkat hordozó ágak DNS-ének szekvenálása azt mutatja, hogy a mutációk valóban megtalálhatók a magokban. A bogarak által megtámadott eukaliptusz esetén ez azt jelenti, hogy a rezisztens ágból származó összes mag is ellenálló, és így egyértelmű adaptációs előnyökkel rendelkezik. A fák tovább is adhatják utódaiknak a tapasztalataikkal szerzett karakterjegyeket. Ez félelmetes fegyver a helyhez kötött lények számára, amelyek nem tudnak elmenekülni a viharok, a kártevők, a kegyetlen nyár szárazsága vagy a kemény tél havának súlya elől. Ez is elég ahhoz, hogy Darwin történelmi ellenfelével, Jean-Baptiste de Lamarckkal együtt üljön az ágon.

Jól ismert, hogy a két biológus közötti ellentét abban foglalható össze, milyen választ adtak arra a kérdésre, hogy egy élőlényen belül a csíravonal – amely egybefoglalja az ivarsejteket termelő sejteket – elválik-e a szomatikus vonaltól, amelybe az összes többi sejt tartozik. Lamarck szerint az elválasztás nem szigorú. Elméletét egy zsiráffal szemléltette, aki minden évben jobban kimereszti a nyakát, hogy elérje a fa legalsó leveleit, amelynek tartóága ugyanolyan ütemben emelkedik. Elmondása szerint az állatok szomatikus vonalai által tett erőfeszítések részben átjutnak a csíravonalra: a zsiráf utódoknak így hosszabb nyakuk lesz.

Két különböző sejtvonal

Egy ilyen ötleten azóta sem szűntek meg viccelni. Mert Darwinnak igaza volt: az elválasztás minden állatban szigorú. A két sejtvonal az embrió első osztódásától kezdve elválik. Más szóval, egy olyan mutációnak, amely életünk során az egyik nem-szexuális szervünkben lép fel, nincs esélye arra, hogy átadódjék utódainknak. Röviden, csak a velünk született karakterjegyeket adjuk át – még soha nem láttunk olyat, hogy valamelyik szülő testépítő edzései izmosabbá tennék a csecsemőjüket! 

Ginkgo

Azonban ma már tudjuk, hogy a fa genetikai szempontból értékes tapasztalatot is tud rögzíteni, aminek a magok látják hasznát! „Az állatoktól eltérően a tölgyben nem mutatkozik szigorú szétválasztást a szomatikus- és a csírasejtek között" – mondja Christophe Plomion. Tehát Lamarck a tárgyat vétette el: nem a zsiráfot kellett volna néznie, hanem az általa legelt fát!

„Igazán örülök ezeknek a gyönyörű eredményeknek, amelyek megerősítik, hogy a növények evolúciós képességei és a mieink között szakadék tátong” – mondja Francis Hallé. Most, hogy az ember jobban szemügyre veszi őket, a növények kétségtelenül más titkokat is fel fognak fedni. Így végül valóban a tölgy alatt szolgáltatható nekik igazság /Szent Lajos király/.

Forrás: Jean-Baptiste Veyrieras 

További cikk: Növényi IQ