Američtí vědci odpověděli na otázku, jak se některé rostliny stávají predátory. Ukázalo se, že v tomto procesu hrají důležitou roli četné chromozomální přestavby. To umožňuje tělu získat složité pasti, ze kterých oběť nemůže uniknout. Lenta.ru hovoří o nové studii publikované v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.

Utricularia gibba neboli keporkak je dravá rostlina, která pomocí bublinkových pastí chytá drobný vodní hmyz. Když se oběť dotkne citlivých chloupků na močovém měchýři, v tisícině vteřiny je nasávána dovnitř spolu s vodou, načež už může jen čekat na smrt v trávicích šťávách rostliny.

Jak rostlina získala schopnost jíst hmyz? Vědci věří, že odpověď na tuto otázku leží v genomu pemfigu. Během evoluce se geny objevují, mizí a jsou přeskupovány, což mění tělo. S DNA masožravých rostlin se stalo něco, co je proměnilo z obyčejných květin v monstra. Co přesně lze zjistit ze stop starověkých genetických událostí zanechaných v genomu U.gibba.

Staňte se plevelem Jak se strašidelní podzemní tvorové mění v rostliny
21 2017 апреля

Pemphigus má relativně malý genom. To znamená, že mnoho genů bylo během evoluce odstraněno jako nepotřebné, ale mezi těmi, které byly zachovány, byly ty, které z U.gibba udělaly predátora. Objevily se v důsledku změn DNA, které způsobily, že se organismus lépe přizpůsobil prostředí.

Jak se objevují nové geny? Koneckonců, pokud se mutace dotkne části DNA, která hraje důležitou roli v životě, pak to pravděpodobně povede k „rozpadu“ proteinu, který kóduje. A přestože by tato mutace mohla pomoci překonfigurovat gen tak, aby vykonával jinou funkci, ukazuje se, že je škodlivá a může vést ke smrti organismu. Někdy však chromozomy procházejí během procesu kopírování přeskupením, což může vést ke zdvojení (duplikaci) úseku DNA. Objeví se tak další kopie genu, kterou lze libovolně změnit. Tyto duplicitní geny jsou umístěny vedle sebe a tvoří tandemovou repetici.

Pravda, někdy nejde jen o zdvojenou část, ale o celý chromozom nebo dokonce celý genom. K takovým událostem během evoluce eukaryotických organismů (rostlin, živočichů a hub) došlo více než jednou. Vícenásobné zvýšení počtu chromozomů v organismu se nazývá polyploidie. Protože všechny geny jsou zkopírovány, množství proteinových produktů, které produkují, se zvyšuje. Zdá se, že co je špatného na tom, že je všeho víc? Buňky však pracují s jemně vyladěnými mechanismy, které jsou citlivé na množství specifických proteinů. Pokud se objeví nadbytek toho druhého, hrozí to poruchami, které snižují celkovou adaptabilitu a přežití těla.

Přirozený výběr však upřednostňuje odstranění (smazání) nadbytečných kopií, které nejsou prospěšné. Navíc, pokud má organismus dva geny, z nichž jeden je užitečný za jedné podmínky prostředí a druhý za jiných, evoluce pravděpodobně odstraní ten, který v daném prostředí není potřeba.

Předchozí studie ukázaly, že pemfigus má extrémně dynamický genom. Rostlina prošla nejméně dvěma duplikacemi celého genomu od doby, kdy se její předkové odchýlili od linií, které daly vzniknout hroznům, rajčatům a dalším druhům. Kromě toho U. gibba poměrně rychle odstraňuje duplikáty genů v důsledku purifikačního selekčního tlaku.

Aby vědci ze State University of New York v Buffalu zjistili, které geny dělají z měchýřníku dravce, určili sekvenci DNA U. gibba pomocí sekvenování s jednou molekulou v reálném čase. Tento přístup, vyvinutý společností Pacific Biosciences, zahrnuje monitorování činnosti enzymu DNA polymerázy. Tato molekula syntetizuje řetězec DNA z jiného řetězce. V tomto případě jsou nukleotidy, které jsou integrovány do vytvořené kopie nukleové kyseliny, opatřeny různými fluorescenčními značkami. Pomocí konfokálního mikroskopu je možné rozlišit světlo emitované nukleotidem vloženým polymerázou, a tak určit celou sekvenci DNA.

ČTĚTE VÍCE
Jak zalévat borůvky z Chruščova?

Hlavní výhodou této metody oproti jiným typům sekvenování je schopnost dešifrovat sekvenci DNA dlouhou několik tisíc nukleotidů. To umožnilo vědcům sestavit dosud nejúplnější a nejpřesnější genom pemfigu. Vědci poté identifikovali tandemové opakování. Skutečnost, že přetrvávaly navzdory očistným tlakům přírodního výběru, naznačuje, že tyto geny poskytují organismu jakousi evoluční výhodu. Je důležité, aby tyto geny měly několik kopií.

Na rozdíl od mechanismů citlivých na dávku proteinových produktů existují procesy, které naopak probíhají rychleji a lépe, protože je obsluhuje více stejných genů.

Vědci zjistili, že repetice zahrnovaly DNA, která je zodpovědná za syntézu proteinů, jako jsou proteázy. Tyto enzymy rozkládají další proteiny a zdá se, že se podílejí na rozkladu organické hmoty, která tvoří tkáně kořisti. Navíc byla nalezena DNA, která se podílí na transportu peptidů z jedné rostlinné buňky do druhé. Všechny tyto geny jsou zvláště aktivní v pastových bublinách, což ukazuje na jejich důležitou roli při trávení kořisti. Vědcům se také podařilo identifikovat geny spojené se zajištěním požadované úrovně kyselosti uvnitř bublin a elasticity jejich stěn.

Přirozeně, čím více trávicích enzymů a transportních bílkovin je, tím efektivnější je proces trávení. Proteiny, které dodávají stěnám pružnost, jsou také potřeba ve velkém množství, protože uvnitř komor vzniká silný podtlak.

Výsledky práce ukázaly, že výskyt extra kopií genů hraje obrovskou roli ve speciaci dravých rostlin. Nepenthes, rosnatka, mucholapky a měchýřky rostou zpravidla v oblastech chudých na minerály, takže k přežití potřebují efektivně extrahovat organickou hmotu z uloveného hmyzu, což se bez tandemových opakování jen těžko obejde.

Na konci XNUMX. století se v novinách často objevovaly články o stromech, které údajně požíraly zvířata. A obzvláště oblíbené byly příběhy „očitých svědků“ o lidožravých stromech. Takové příběhy vzrušovaly mysl nejen obyčejných lidí: o takové senzace projevili zájem i zástupci vědecké komunity. V té době bylo objeveno mnoho nových zemí, o živočišném a rostlinném světě, o kterém lidé vlastně nic nevěděli. Ale rostliny, které se živí hmyzem, už byly trochu prozkoumány. Zde vstoupila do hry lidská představivost.

Příběhy o rostlinách, které jedí lidi, najdeme ve folklóru mnoha zemí.

Tak je v japonské mytologii popsán strom jubokko. Navenek se neliší od běžných stromů, ale roste na krvi vojáků zabitých na bojištích. Jubokko se proto stává predátorem a je lepší, aby se k němu nikdo nepřibližoval. Podle legendy má větev jubokko neuvěřitelnou léčivou sílu, ale není snadné ji získat, protože strom popadne každého, kdo se k němu přiblíží a vysává z něj krev. Existuje také legenda o květině smrti rostoucí na ostrovech v jižním Pacifiku. Jediný „důkaz“ o něm byl nalezen v lodním deníku jistého kapitána Arkwrighta. Záznam byl proveden v roce 1581 a hovoří o lidožravé květině z ostrova El Banur. Je popisován jako velká světlá květina, která vás svou vůní uspí. Jakmile oběť usne, květina se přiblíží a stráví ji zaživa.

Nejznámější legenda vypráví o lidožravém stromu Madagaskaru.

A mnozí tomu stále věří. Celosvětový věhlas legenda získala od jistého Edmunda Spencera, jehož článek vyšel 26. dubna 1874 v deníku New York World. Autor se v něm odvolával na dopis německého badatele Karla Licha, který emotivně referoval o rituálu lidské oběti madagaskarského kmene Mkodo jistému lidožravému stromu. Tento příběh přirozeně převzaly i jiné noviny té doby. V roce 1955 vědecký autor Willie Ley ve své knize Salamandrové a jiné divy uvedl, že kmen Mkodo, madagaskarský lidožravý strom a dokonce i samotný Karl Lich jsou jen literární fikcí. Mimochodem, původní zdroj také vyvolává otázku: Edmund Spenser – je to fiktivní postava? Tak se například jmenoval slavný anglický básník alžbětinské éry. Pochybnému příběhu se dostalo široké publicity, o kterou se zasloužil i guvernér Michiganu Chase Osborne, výzkumník, vydavatel a vysoce uznávaná osoba. Lichův příběh ho inspiroval natolik, že sám zorganizoval výpravu na Madagaskar. Hledal tento krvelačný strom více než dva roky, ale nic nenašel. V roce 1924 však Osborne skutečně vydal svou knihu Země lidožravého stromu, v níž zopakoval příběh o Leah a tvrdil, že kmeny a misionáři na Madagaskaru o hrozném stromu věděli – někteří ho dokonce viděli. Osborne však přiznal svou nejistotu ohledně toho.

ČTĚTE VÍCE
Co se vyřezává do prstenu?

V roce 1887 vyšla kniha Jamese Buela „Moře a země“, která popisuje rostlinu I-te-veo, která roste v Africe a Střední a Jižní Americe

Název této rostliny se ve španělštině překládá jako „Teď tě vidím“, protože údajně vydává syčivý zvuk podobný této frázi ve španělštině. Strom má krátký, silný kmen a na dlouhých větvích četné jedovaté mečovité trny, připomínající mnoho obrovských hadů. Tito hadi hrozivě syčí, spěchají ze strany na stranu, chytají a probodávají každého, na koho dosáhnou. Poté oběť zmáčknou a unikající krev se rychle vstřebá přes porézní kůru. Podobný příběh si s sebou přivezl Caleb Enders z etnografické výpravy do tropů Střední Ameriky. Jeho příběh o stromu, který vypadal jako velký tlustý kaktus s listy dýky, byl založen na místních indiánských legendách. Sám to neviděl. Zprávy o tomto stromu pocházely z různých zdrojů, ale nebyly obdrženy žádné přesvědčivé důkazy o jeho existenci.

Velký hluk vyvolal také příběh, který se stal přírodovědci Wundhamovi Rolandu Dunstanovi.

Studoval flóru a faunu v bažinách Nikaraguy, kde narazil na strom predátorů. Sám Dunstan mu říkal hadí strom a místní mu říkali ďábelská léčka. Dunstan tvrdí, že tato rostlina svými mnoha malými přísavnými tlamami téměř vysála všechnu krev z jeho psa. Tento příběh byl publikován nejméně třikrát mezi 1889 a 1892 v různých vydáních. Další vyšetřování ale ukázalo, že s největší pravděpodobností šlo o padělek.

V roce 1925 The American Weekly informoval o nálezu dalšího masožravého stromu na filipínském ostrově Mindanao.

Ve filipínském folklóru takový strom skutečně existuje a nazývá se dunak. Podle „očitých svědků“ má strom husté zelené listy a pružné větve s trny, kterými podobně jako chapadly zachycuje kořist – zvířata nebo lidi, kteří se kvůli neopatrnosti náhodou nacházejí poblíž. Ale dále se svědectví rozchází. Někteří říkají, že strom oběť rozdrtí svými chapadly a pak ji sežere, jiní, že chapadly vpraví do těla oběti trávicí šťávu. A samozřejmě žádný dunak vědci neobjevili a příběhy o něm zůstaly jen příběhy.

Staly se také věrohodnější příběhy: během války v Chaca (1932-1935) mezi Paraguayí a Bolívií byly pod určitými stromy nalezeny lidské mrtvoly zabalené do obrovských listů.

Říká se, že stromy přitahovaly lidi silnou omamnou vůní svých květů a využívaly jejich listy k sání krve. Ale to byly jen spekulace lidí. Řeč byla o jednom z druhů filodendronu (filodendron dvouzpeřený), jehož listy jsou opravdu velké, asi metr dlouhé, padají na zem a květy opravdu silně voní, ale jsou naprosto neškodné. Lidi přitahoval stín stromu a šťavnaté ovoce – v okolí bylo velmi horko. Nejednou byly nalezeny i mrtvoly pod stromy, ale většinou patřily lidem, kteří zemřeli na zranění nebo žízní.

ČTĚTE VÍCE
Je možné jíst česnek v noci?

V roce 1958 německé noviny Frankfurter Allgemeine Zeitung uvedly, že evropští lovci začali na území moderní Zambie beze stopy mizet.

Podle pověstí je sežrala nějaká příšera. K objasnění okolností vybavili výpravu vedenou lovcem a biologem Klausem von Schwimmerem. V důsledku toho byl nalezen obří strom podobný banyánu s četnými visícími liánami. Vyzařovalo z něj přitažlivé aroma a pod ním ležel koberec kostí, mezi nimiž bylo dokonce několik lidských lebek. Tento strom přede všemi v mrknutí oka zajal a snědl neopatrného domorodého vrátného, ​​za což zaplatil – byl upálen. Tento příběh si ale Schwimmer pravděpodobně vymyslel. V roce 1959 zorganizoval Bruselský tropický institut novou expedici, která skutečně objevila „mýtinu smrti“ s velkým množstvím zvířecích a lidských kostí. Vědci zjistili, že se zde hromadily stovky let. Nikdy se nepodařilo zjistit, co se přesně stalo, ale před očima druhé výpravy už žádné stromy lidé nesežrali.

Příběhů o masožravých rostlinách je v populární kultuře dost – téma je populární od konce XNUMX. století

Příkladů je milion. V roce 1894 napsal H.G. Wells příběh „The Strange Orchid“ o upírské orchideji, která dokáže omámit lidi svou vůní a pít jejich krev. A v roce 1956 Arthur Clarke napsal ironický příběh na stejné téma – jmenuje se „The Shrew Orchid“. Na začátku minulého století byl také publikován příběh Howarda Harrise (známějšího jako Joel Harris) „Lidožravá rostlina profesora Jenkinse“, pozoruhodný svým vtipným přístupem k tématu. A v roce 1957 vyšel skvělý příběh Roberta Sheckleyho „The Hangover“, ve kterém hlavní hrdina v opilecké strnulosti skončí na jiné planetě a téměř se stane obětí upíří rostliny. Nelze také nezmínit román Scotta Smithe „Ruins“ z roku 2006 o dravých rostlinách se základy inteligence, které mohou u lidí způsobit halucinace. Mimochodem, román v roce 2008 úspěšně zfilmoval režisér Carter Smith. A samozřejmě vynikající vědeckofantastický román Johna Wyndhama Den trifidů z roku 1951 o rostlinách, které se živí lidmi, které mohou chodit a lovit lidi. Román byl třikrát zfilmován. Téma se objevilo i v ruské sci-fi. Takže v roce 1933 vyšel román Alexandra Belyaeva „Skok do ničeho“, věnovaný Tsiolkovskému. Tam dravá rostlina na Venuši popadla a málem sežrala jednoho z hrdinů díla.

Masožravé rostliny jsou ve sci-fi často prezentovány jako monstra schopná se pohybovat, útočit a vydávat hrozné zvuky.

Vypadá jako humanoid, ale také jako obrovská krev sající zelenina z „Věc z jiného světa“ z roku 1951, řádící polární stanicí. A kdo by si nepamatoval vtipný odpad o zlých zabijáckých rajčatech z 80. let? Nechybí ani půvabná dívka Layekka, masožravá rostlina nepostrádající inteligenci ze sci-fi televizního seriálu Lexx z roku 1997. Ve filmech je také populární téma obětování lidí rostlinám. Příkladem toho je velmi slavný film „Little Shop of Horrors“ z roku 1960 režiséra Rogera Cormana, muzikál a animovaný seriál na jeho základě o rostlině, kterou květinářský asistent krmí lidi. Nebo „Adéla ještě nevečeřela“ z roku 1977 – nádherná československá komedie, parodie na hollywoodské detektivky, o květině, kterou vypěstoval šílený génius jménem Zahradník a živila se masem včetně lidského masa. Ale asi nejděsivějším příkladem je film „Log“, který v roce 2000 natočil Jan Švankmajer. Surrealistická filmová adaptace české lidové pohádky „Churbashka“ o bezdětném páru, který si z kusu dřeva udělal jakési dítě, kterému hrdinka filmu krmila sousedy a dokonce i jejich vlastní rodiče.

ČTĚTE VÍCE
Jaké druhy plačících stromů existují?

Zájem o lidožravé rostliny je pochopitelný. Ale kde se všechny ty příběhy vzaly?

Kořeny takových příběhů spočívají ve strachu z něčeho neznámého a děsivého ve své nesrozumitelnosti. A toho je v přírodě hodně. Pojďme zjistit, jaké skutečné „monstra“ by se mohly stát prototypy těchto hororových příběhů. Úplně prvním uchazečem je květ mrtvoly neboli amorphophallus titanica, objevený v roce 1878 na Západní Sumatře botanikem Odoardem Beccarim. Jeden pohled na tuto krásku stačí k tomu, abyste uvěřili, že dokáže sežrat člověka. Je to obrovská květina (až tři metry vysoká), připomínající rozkládající se kus masa s nejstrašnějším aroma zkažených vajec, shnilých ryb, hnijící mrtvoly a exkrementů. Roste neuvěřitelnou rychlostí kolem deseti centimetrů za den. Puya chilský nebo chagual. Stálezelená rostlina vysoká několik metrů. Jeho drsné listy jsou opatřeny velmi ostrými a silnými hákovitými ostny dlouhými asi jeden centimetr. Zvířata, jako jsou ovce, se mohou zaplést do hustých keřů puya a zemřít. A pak vám pomůže vaše představivost. Harpagophytum grandidieri, pojmenované po badateli z Madagaskaru Alfredu Grandidierovi, nese stejné nebezpečí. Jeho plody mají dozadu zahnuté háčky, které se mohou přichytit na procházející zvířata. A zatímco plody pevně drží na větvích, hrozí, že nepříliš velké zvíře uvízne a samo neunikne. Existují domněnky, že právě tato rostlina se stala prototypem lidožravého stromu. Explodující hura (dynamitové dřevo), které roste v Severní a Jižní Americe, může být pro lidi nebezpečné. Květenství některých druhů lze jíst, ale šťáva a semena jsou velmi jedovaté, způsobují slepotu, zvracení, halucinace a dokonce i smrt. Plody tohoto stromu připomínají malé dýně o průměru pěti až osmi centimetrů. Zralé plody se explozivně otevírají a vrhají semena rychlostí až 70 metrů za sekundu na vzdálenost až 45 metrů. Folklórně velmi zajímavým exemplářem je Sokratův bareroot neboli chodící palma, která roste v tropech Střední a Jižní Ameriky. Tento strom „kráčí“ – samozřejmě ne v doslovném smyslu, ale ze stínu na sluneční světlo, zakořenuje v požadovaném směru, zatímco staré kořeny odumírají. Strom se tedy pomalu pohybuje směrem k místu, kde rostou nové kořeny, „přejíždět“ asi dva centimetry za den.

Legendy o dunaku se svíjejícími se větvemi mohou být výplodem fantazie z pozorovaného lovu některých stromových hadů – například krajt

Důvodů, proč tyto příběhy pronikly do civilizované společnosti, může být také mnoho. I to je věc politiky, kdy bylo potřeba nějak zdůvodnit rozvoj nových území a odhalit domorodé obyvatelstvo jako husté divochy, kteří věří nejrůznějším nesmyslům. Jde také o honbu za senzacemi ke zvýšení hodnocení tištěných publikací, takže existují podezření, že by si některé takové příběhy mohli jednoduše vykonstruovat sami vydavatelé. Někdy si takové příběhy mohli badatelé vymyslet, aby nějak zdůvodnili financování svých expedic.

A samozřejmě, ve všech těchto příbězích bylo pravděpodobně nějaké zapojení skutečných hmyzožravých rostlin

První přesný popis hmyzožravých (správněji masožravých) rostlin provedl anglický přírodovědec John Ellis již v roce 1769. V současné době existuje více než 700 druhů takových rostlin. Všechny rostou na vlhkých místech: tropické deštné pralesy, bažiny – tedy tam, kde je v půdě málo živin. Přizpůsobili se tedy tomuto způsobu výživy, aby si dodali dusík, fosfor a další potřebné prvky. Největší z masožravých rostlin patří do rodu Nepenthes. Rostou v tropických lesích od Madagaskaru po Austrálii. Většina Nepenthes jsou liány, ale některé zahrnují byliny a keře. Past Nepenthes vypadá jako láček o velikosti od tří do padesáti centimetrů – proto se jim přezdívá láčkovky. Jejich vnitřní povrch je pokrytý velmi kluzkým voskem a oběť (pavouci, mouchy, brouci), která se tam dostane, se nemůže dostat zpět ven. Spadne do tekutiny s trávicími enzymy (a mohou ho tam být až čtyři litry) a tam se tráví. Někdy se v džbánech najdou větší úlovky – žáby a hlodavci. Nepenthes tráví svou kořist rychleji než jiné masožravé rostliny – přibližně pět až osm hodin. Každý džbán žije asi jeden rok, pak zemře. Mimochodem, místní obyvatelé používají tyto džbány velmi kuriózně – čistí a vaří v nich rýži. Podobný způsob lovu hmyzu používá Saracenia, kterou najdeme podél atlantického pobřeží Severní Ameriky a Kanady. Jejich džbány jsou dlouhé, od deseti do osmdesáti centimetrů, podobné kobře.

ČTĚTE VÍCE
Kdy můžete znovu zasadit břízu?

Ale nejoblíbenějším obrázkem při vytváření dravých rostlinných monster je mucholapka Venus, obyvatel atlantického pobřeží

Přestože se nemůže pochlubit obřími rozměry, má velmi neobvyklý vzhled. Mucholapka Venus používá k chytání hmyzu lapač. Je to jen list, tvořící dvě chlopně s dlouhými zuby po okrajích, ale jak moc se podobá zubaté tlamě netvora! Zajímavé je, že pomocí speciálních citlivých chloupků rostlina zareaguje na částice o hmotnosti pouhých 0,0008222 miligramu a zabouchne past během jedné pětiny sekundy. Zuby se zprvu pevně nezavírají a uvolňují příliš malou kořist – nemá smysl plýtvat cennými trávicími šťávami na nejrůznější nesmysly. Pokud ale narazí na působivější kořist (velikost 3-4 milimetry), mucholapka svůj úlovek nemine a pomalu zavírá dvířka, dokud svou oběť nerozdrtí. Proces trávení trvá asi dva dny. Mucholapka Venušina je tak zvláštní, že jí folklór někdy přisuzuje mimozemský původ. Známá rosnatka ale nemá zubatou tlamu – používá lepkavou past. Rosnatka však svým vzhledem není o nic horší než její příbuzná, mucholapka Venušina.

Ale takové rostliny stále nemohou jíst lidi. A mimochodem nejedí ani hlodavce

Dosud nebyla nalezena jediná masožravá rostlina, která by byla dostatečně velká na to, aby sežrala člověka. Ale Nepenthes může být tak velký, že může utopit krysu. Výzkum vědců (2009-2011) odhalil prospěšnou symbiózu (mutualismus) mezi některými druhy Nepenthes a savci. Pro některé je toto spojenectví navázáno s rejsky, pro jiné s nočními krysami nebo netopýry vlněnými. Zde má každý svůj prospěch. Hlodavci dostanou sladký nektar, myši dostanou pohodlný hotelový pokoj (využívají džbány jako denní úkryty) a rostliny dostanou výživné výkaly. Z nich dostávají „predátoři“ 57 až 100 procent dusíku, který potřebují. Je pravda, že tato spolupráce neodstraňuje nebezpečí pro hlodavce. Krysy nalezené ve džbánech jsou příliš neopatrné oběti. Nepenthes je do určité míry dokáže strávit, ale bez zvláštního přínosu pro jejich zdraví. Stráví se i kousek lidské tkáně. Například americký botanik Barry Rice při ošetřování zranění nohy nakrmil svou nemocnou kůží mucholapky Venuše, aby zjistil, zda ji sežerou. A jedli, což Rice velmi překvapilo. Ale přesto je krysa a další podobná zvířata téměř příliš velkou potravou pro rostlinu, natož pro člověka. Existence masožravých stromů je také z botanického hlediska jen stěží možná. Velké rostliny jsou díky svým strukturálním vlastnostem pasivními predátory a nemohou se rychle pohybovat. A proces trávení velké kořisti by jim zabral tolik času, že by jídlo rychleji hnilo a past zabilo.