Kaip augalų amžius • Elena Naimark • Mokslo naujienos apie "Elementus" • Biologija, mokslas Rusijoje

Kaip augalai amžiaus

Vienas iš seniausių medžių žemėje yra pušis ()Pinus longaeva) auga Kalifornijoje (JAV). Ji yra virš 4000 metų (nuotrauka iš biologijos.fullerton.edu)

Augaluose, matyt, nėra vieningo bendro senėjimo mechanizmo. Skirtingi augalai amžiaus ne tik skirtingu greičiu, bet ir dėl įvairių priežasčių. Taip pat yra "senų augalų" atvejų. Evoliucijos eigoje pakartotinai vyko perėjimas nuo ilgalaikių iki trumpalaikių formų.

Geobotanijos katedra biologijos fakulteto Maskvos valstybinio universiteto dirba tyrimo senėjimo ir ilgaamžiškumo augalų. Bet kokie senėjimo tyrimai yra pasmerkti visuomenės interesams. Tuo pačiu metu nesvarbu, kuris objektas tarnauja kaip eksperimentinis modelis – žmogus, nematodas ar priemaišas – kiekvienas gyvas padaras slepia gimimo, senėjimo ir mirties mintį. Be to, Romos imperijos sugriūimo liudininkai yra augalai, tarp kurių yra trumpalaikių ephemų ir įrašų savininkų. Ir nors P. Y. Zhmylovo straipsnis, paskelbtas 2006 m Bendrojo biologijos leidinys, daugiausia dėmesio skiriama santykiams tarp augalų gyvenimo ir senėjimo programų, iš tikrųjų ši peržiūra yra daug platesnė. Augalų gyvenimo trukmė, kurią patvirtina didžiulė faktų įvairovė, gali pasikeisti esant išorinėms sąlygoms ir atrankos metu nustatoma kaip bet koks prisitaikantis požymis.Senėjimas yra laikomas adaptacinėmis savybėmis, kurios skiriasi skirtingomis augalų grupėmis.

Siauras požiūris yra tai, kad senėjimas yra labai akivaizdus reiškinys, kai žmonės moka pensiją, o jų kojos netinkamai elgiasi. Tyrėjo požiūriu senėjimas yra tokia sudėtinga sąvoka, kurią sunku nustatyti. Šia prasme augalai yra puikus protingumo objektas, nes tarp jų taip pat žinomi metiniai atstovai, mirę iškart po vaismedžių, ir yra potencialiai nemirtingi augalai, kurie žydi ir auga tol, kol kai kurios išorinės jėgos jas sunaikina. Be to, sunku atskirti augalų individus, suteikiantį begalinį daug vegetacinių procesų ir, atitinkamai, nustatyti jo gyvenimo laiką. Pastaruoju atveju senėjimo apibrėžimas tampa labiau filosofiškas nei griežtai mokslinis.

Šiuolaikiniai mokslininkai diskutuoja apie 300 senėjimo hipotezių, tačiau jie visiškai atitinka tris pagrindines sritis. Pirmoji hipotezių grupė rodo, kad senėjimas ir mirtis yra procesas, įterptas į genomą. Išgyvenę asmenys neišvengiamai turi duoti kelią (erdvę, išteklius) savo jauniesiems palikuonims.Todėl gamta rūpinosi gyvenimo tęstinumu, sukūrusi specialią senėjimo programą genuose, ty tvarką savižudybei. Senėjimo programos tikrovę patvirtina ribotas ląstelių dalijimų skaičius (Hayflick riba), telomerazės skaitiklio atradimas ląstelių dalijimui. Tačiau P. J. Zhmylev praneša, kad augalai neturėtų pateikti daugybės faktų, paremtų tokį programuojamą ląstelių dalijimosi skaitiklį. Tačiau kai kuriuose augaluose rasta genų, atsakingų už lapų senėjimą. Lapų senėjimo genai metiniuose augaluose, pavyzdžiui, sorgo, yra netoli žydinčių genų, todėl logiška manyti, kad žydėjimas neišvengiamai veda prie senėjimo. Tačiau šis santykis nėra toks vienareikšmis, nes iki šiol yra apie 30 senėjimo lapų genų, kurie yra sudėtingas reguliavimo tinklas. O pats žydėjimą reguliuoja daugybė genų ir gali būti visiškai nesusijęs su senėjimu, kaip būdinga ryžiams. Matyt, augalai neturi universalaus genetinio aparato ilgaamžiškumui.

Antroji hipotezių grupė susieja senėjimą su laipsnišku atsitiktinių klaidų kaupimuis genų ekspresijoje. Iš tiesų evoliucija bandė geriausiai ir pritaikė organizmą į aplinkos sąlygas, išvystė atsparumą ligoms, bet tam tikru metu gerai veikiantis organizmas nustojo būti tinkamas aplinkai, jis senėja. Tai reiškia, kad senatvė nėra prisitaikanti, nes tai yra organizmo problemų kaupimasis. Pavyzdžiui, žinomas tarp biologų rezuhovidka Arabidopsis thaliana kai mutacijos susikaupia mažiau stabilios ir mažiau vaisingos, jo gyvenimo sąlygos yra sumažintos.

Kita vertus, pažeistų genų taisymas aktyvuojamas ilgaamžiuose augaluose, mutacijų skaičius visada mažėja. Be to, nepaisant numatomo somatinių mutacijų skaičiaus augimo, "netgi pasibaigus jų gyvenimui augalai gali nepastebėti senėjimo požymių. Taigi, 5000 metų pušyne Pinus longaeva nėra mutacijų senėjimo požymių ". Tiek pirmoji, tiek antroji hipotezių grupės yra logiškai pagrįstos ir jų arsenale yra pakankamai faktų, tačiau jos yra diametraliai priešingos: pirmojoje byloje senėjimas laikomas natūraliu procesu, o antrasis – stochastiniu.

Kaip natūralus mutacijų kaupimosi hipotezės išplėtimas ir išplėtimas, buvo pasiūlytos sąvokos "somos atsigavimas" ir artimos idėjos. Kūnas turi ribotą gebėjimą taisyti genetinius gedimus: jei augalas viską išmeta, auginti geles ir sėklas, tai tiesiog nėra pakankamai išteklių, kad būtų galima ištaisyti problemas kitose augalų dalyse. Todėl žydėjimo metu augalas pats greitai pablogėja, tai yra senėja. Remiantis šia hipoteze, žydėjimo ir vaisiaus kaina turėtų sumažinti augalų gyvybę. Kai kurie ankštiniai augalai yra tiesa.

Taip pat yra ir toks faktas: jei augaluose, kurie dauginasi tik vieną kartą gyvenime, – vienkarpiai – jie pašalina gėles, augalas nemiršta. Pavyzdžiui, agavas, kuris aštuntaisiais gyvenimo metais paprastai suteikia vieną generacinį pabėgimą, gali gyventi iki 100 metų, jei jo neleidžiama žydėti. Tačiau yra ir priešingų faktų. Taigi iš 65 augalų rūšių, kurios savo gyvenime daug kartų buvo vaisingos, polikarpas, tik 15 rūšių medžių, derlingumas su amžiumi mažėja (tai yra, vaisius veda prie senėjimo). Likę 50 polikarpinių vaisių auga su amžiumi, tai yra, nėra natūralaus senėjimo.

Trečioji hipotezių grupė mano, kad senėjimas yra atostogų metu prarastos gyvenimo laikotarpis.Atranka siekiama užtikrinti reprodukcinės sėkmės rūšį, todėl atranka vis dar vyksta po sėkmingo veisimo ir palikuonių išlikimo. Dar daugiau: genai, kurie užtikrino reprodukcinę sėkmę jaunystėje, gali būti kenksmingi organizmui. Siekiant patvirtinti šias hipotezes, būtina palyginti vaisiaus efektyvumą ir vėlesnę mirtį. Kuo sėkmingesnis vaisius, tuo greičiau "pasenę" organizmai turėtų senėti. Šią hipotezę patvirtina faktai ir skaičiavimai, įskaitant augalų gyvenimo pavyzdžius. Tačiau yra pavyzdžių, kurie neatitinka šios hipotezės. Taigi, Tui senėjimas (Thuja occidentalis) priklauso ne nuo sėklų brandinimo greičio, o nuo augimo sąlygų.

Atrodytų, kad žoliniai augalai šiek tiek gyvena, krūmai – daugiau, o medžiai – labiausiai ilgaamžiai. Apskritai ši tendencija yra teisinga, ir tai buvo pagrindas, parodantis augalų iš ilgaamžių medžių evoliuciją trumpalaikėms žolėms. Tačiau Gamta prieštarauja tokioms paprastoms ir nedviprasmėms schemoms: tarp medžių yra daug trumpalaikių atstovų. Taigi, tuopa (Populus nigra) gyvena 40-80 metų, o krūmų augalai gali gyventi šimtmečius – pavyzdžiui, vilkų lašai (Daphne mezerium) gyvena 200 metų, laukinių rožių (Roas kanina) – 400 metų.

Daugiamečiai žolės taip pat yra ne mažesni už medžių gyvenimo trukmę: anemones (Annemone speciosa) gali gyventi iki 339 metų, nesvarbu (Sanicula europaea) – 221 metai. Be to, vegetatyviškai dauginančiuose augaluose aptariami potencialiai nemirtingų klonų pavyzdžiai, tokie kaip elodea, auksinis svogūnai arba braškeninis papartis. Šiuo atveju vegetatyvinės dauginamosios augalų klonai galų gale gali išnykti ir išsigimti. Nesvarbu, ar jie seni, ar ne, priklauso nuo išorinių sąlygų.

Kai kuriose augalų rūšyse senėjimas apskritai nėra žinomas (tai nereiškia, kad šie augalai nemiršta!) – tai daržovė, porai, kermek ir kt. . Augalas senstantis ar ne, bet anksčiau ar vėliau augalas miršta bet kuriuo atveju, o kiekvienai rūšiai – matuojamas griežtai apibrėžtas laikas: plantacija paprastai gyvena iki 7 metų, o pušis yra ilgaamžis – iki 5 tūkstančių metų. Nepriklausomiems augalams veisiami ir metinės žolės, netyčia miršta su žiemos atsiradimu ar kitais nepalankiais laikais.

Kaip evoliucija suformavo šį augalijos gyvenimo laikotarpį – senatvę? Galų gale dažnai augalo mirtis atsiranda dėl išorinių sąlygų pokyčių, o ne dėl natūralios organizmo mirties.Kitaip tariant, šis laikotarpis akivaizdžiai nėra natūralios atrankos įtaka. Įrenginio eksploatavimo trukmė paprastai gali būti kontroliuojama tik dėl oro temperatūros pokyčių, o tai rodo įtikinami pavyzdžiai. Akivaizdu, kad kiekvienai augalų rūšiai būdingas labai plati gyvenimo sąlygų kintamumas, o ši savybė yra kontroliuojama išorinėmis sąlygomis.

Organizuoti didžiulę augalų įvairovę, kurių gyvenimo trukmė yra skirtinga, P. J. Žmylovas pasiūlė patogią klasifikaciją. Tai atspindi gyvenimo sąlygų, senėjimo ir žydėjimo skaičiaus santykį.

1. Daugiamečiai augalai, daugybę kartų gyvenantys su palaipsniu senėjimu.
2. Daugiamečiai augalai, daugybę kartų gyvuoja be senėjimo.
3. Daugiamečiai augalai, derlingi kartą per visą gyvenimą, greitai augantys po vaisių auginimo.
4. Maloletniki, vaisius daug kartų gyvenime su palaipsniu senėjimu.
5. Maloletniki, daug kartų vaisiuoja gyvenime be senėjimo.
6. Maloletniki, derlingas kartą per gyvenimą, greitai augantis po vaisių auginimo.
7. Maloletniki, derlingas vieną kartą visą gyvenimą, miršta išorinių sąlygų įtakos be senėjimo.

Tokia "gyvenimo būdo" įvairovė veda į daugybės būdų, kaip atsirasti senyvo amžiaus augalams ir daugybei žolinių augalų, kelias.

Šaltinis: P. Ю. Жмылев. Augalų ilgaamžiškumo evoliucija: faktai ir hipotezės // Bendrojo biologijos leidinys. Tomas 67, 2006. Nr. 2, p. 107-119.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: