Bitkilerinde Dili Var

Ne sinir lifleri ne de beyinleri ve kasları ya da ağızları var, ama yine de yaşayan her organizma gibi, bitkiler farklı uyarılara çeşitli salgılarla tepki gösterebiliyor Mesela zararlı böceklerin saldırısını bitkiler, kokulu salgılarla uzaklaştırıyor Bilim adamları, koku maddelerinin biyoaktivitesinin ayrıntılı bir şekilde incelenmesine izin veren yeni bir deneysel model geliştirdi


Ne sinir lifleri ne de beyinleri ve kasları ya da ağızları var, ama yine de yaşayan her organizma gibi bitkiler de dışarıdan gelen uyarılara reaksiyon gösterebiliyorlar Bitkilerin mesajlarını duyabilseydik, belki de ormandaki yürüyüşlerimizi büyük bir gürültü içinde yapmak zorunda kalırdık Ama ne iyi ki bitkiler sadece optik ve kimyasal uyarılar veriyor


Bitkilerin, ışık, su veya besleyici madde gibi abiyotik faktörler dışında, herbivorlar (bitkisel besinlerle beslenen canlılar) ve patojenlerle (bakteri, virüs, mantar) de başa çıkmaları gerekiyor


Onların hareketsiz olmaları, haşerelere karşı savunmasız kaldıkları anlamına gelmez


Çünkü her zaman ya da sadece ihtiyaç halinde kullandıkları çok sayıda koruma ve savunma mekanizmalarına sahipler Dikenler veya yakıcı tüyler bitkiyi her zaman koruyan fiziksel savunma mekanizmalarıdır


Bana dokunma


Mesela ısırgan otunun uyarısını:"Bana dokunursan, yakarım!" şeklinde çevirebiliriz


Fiziksel korunma dışında bitkiler doğrudan doğruya haşerelere zarar veren zehirli maddelerle de kimyasal savunma yapabiliyorlar Bununla birlikte kimyasal savunma maddelerinin üretimi bitkiler için çok zahmetlidir ve çok fazla enerji gerektirir İşte bu nedenle kimyasal savunma sadece ihtiyaç halinde yapılıyor


Böcek saldırısı karşısında salgılanan çeşitli koku maddeleri, bitkiye zarar veren böcekleri yiyerek azaltacak yırtıcı böcekleri çekebilir Bilim adamları gerçi bu kokulu salgıların, yakındaki bitkileri de uyarabileceğini tahmin ediyorlardı ama bitkilerin bu uyarı sinyaline ne şekilde tepki gösterdikleri hala merak konusudur


Bu reaksiyon koku maddesinin yaprağın üzerine ulaşmasıyla başlar ve sinyal iletimiyle devam eder


Komşu ağaca uyarı


Aslında saldırıya uğrayan ve uğramayan bitkiler arasındaki iletişimin varlığıyla ilgili ilk kanıtları Ian Baldwin, 1983 yılında ortaya koymuştu


Kavak ve akçaağaçta meydana gelen "yaralanmalarda" zehirli fenoller ve tanenler üretildiğinde, henüz zarar gelmemiş komşu ağaçta fenol ve tanen içeriğinin aynı oranda yükseldiğini görmüştü bilim

Benzer sonuçlara söğüt (Salix sitchensis) araştırmasıyla ulaşan DRhoades, tırtıllar tarafından yenen yaprak kalitesinin, yara almamış bitkilerinkine göre daha düşük olduğunu görmüş Aynı etki, saldırıya uğrayan bitkilerin yanında büyüyen ancak kökleri temas etmeyen komşu bitkilerde de görülmekte


Bunun en iyi açıklaması yaralı ve yaralı olmayan bitkiler ve henüz zarar görmemiş komşu bitkiler arasında uçucu organik maddeler (VOCs: volatile organic compounds) aracılığıyla iletişimin varlığı olabilirdi


Dili kanıtlamak


Yirmi yıl öncesine ait bu araştırmalar, birçok bilim adamını "bitkilerin VOCS aracılığıyla iletişimi" üzerine çalışmaları için bir zemin oluşturmuştu


Çok sayıda araştırma öte yandan, bir bitki dilinin kanıtlanmasını zorlaştıran, deneysel zorlukları da ortaya çıkardı Bitkiler araştırmaların birçoğunda gerçek olmayan deneysel koşullara maruz bırakılmıştır


Mesela hava geçirmez kaplara konan bitkilerde çok sayıda sorun oluşmuştur Bu düzenleme yüzünden koku maddeleri hazne içinde yoğunlaşırken, bitkinin fizyolojik statüsü de değişmekte Fotosentez süreçleri işlemeye başlayınca da haznedeki CO2 oranı düşerek, karbon bileşimlerinin azalmasına yol açmakta


Bitkiler bu eksikliği dengelemek için, gözeneklerdeki açıklıkları arttırıyorlar


Ama ne var ki bu süreç yüzünden mezofil hücreleri yoğun olarak koku maddelerinin etkisinde kalıyorlar ve bitkinin doğal koku maddesi oranına göre ayarlı reaksiyonu değişmekte


Ancak sürekli hava akımı sağlayan açık sistemlerle bu karışıklıklar önlenebilmekte


Yöntem aranıyor


Bu amaçta sağlıklı bitki yerine, kesilmiş yapraklar veya dallar kullanılıyordu Ama daha sonraları kesik yapraklardaki herbivor azaltıcı koku maddesi bileşiminin sağlıklı bitkilerinkinden farklı olduğu anlaşıldı


Bitki kesildiğinde, bitkinin tüm fizyolojik statüsünü değiştiren önemli bakım unsurları kaybolmuş olur Bu nedenle de kesik yapraklar ve dallar ne koku üreten ne da alıcı bitkinin incelenmesi için uygun değildir


Sentetik koku maddelerinin kullanılması, bitki tarafından salgılanan VOC karışımının parçalanmasına ve aktif maddelerin tanımlanmasına izin vermekte


Burada zor olan bitkilerin doğal miktarda koku maddesi salgılamasını sağlamak, çok sayıda bileşimler arasındaki bağlantıyı bulmak ve böceğin bitkiyi kemirmesine karşı salgılanan koku karışımındaki azalmayı takip etmek


Oysa açık havada gerçekleştirilen araştırmalar daha gerçekçi deneysel koşullara imkan vermekte


Yeni bulgu


Örneğin RKarban ve ekibi 2000 yılında, zarar görmüş kokulu Amerikan çalısı (Artemisia tridentata) yanına dikilen tütün bitkisinin (Nicotiana attenuata), herbivorlardan daha az zarar gördüğünü ve diğerlerine göre daha fazla tohum ürettiğini görmüş


Ancak sentetik koku maddeleriyle yapılan deneylerle, tütün ve bu kokulu çalı arasındaki iletişim kanıtlanamamıştı Max-Planck Enstitüsü bilim adamları son çalışmalarıyla, kokulu çöl çalısı tarafından salgılanan VOC karışımının yanındaki tütün bitkisi üzerinde dolaylı bir etkisi olduğunu göstermekte


Karışım içindeki iki molekül, doğrudan doğruya savunma maddeleri üretmek yerine, sadece herbivor saldırısı sırasında üretimi arttırıyor veya hızlandırıyor, diye açıklıyor bilim adamları


Kokulu çöl çalısınca, tütün bitkisine (alıcı bitki) sadece böcek saldırısı sırasında yapılan uyarı, VOCS aracılığıyla yapılan doğrudan savunmanın "hesaplı" türü olsa gerek


Bitkinin enerjisi


Bitkiler savunma mekanizmalarını çalıştırmak için, büyüme veya üreme için gerekli enerji ve kaynaklarını harcamak zorundalar


Yani bir bitki savunma mekanizmalarını sürekli kullandığında, böceklerin saldırısına uğramasa bile "savurganlığını" sağlığıyla öder Sonuçta sağlıklı büyümesi için gerekli enerji kaynaklarının önemli bir kısmını böceklerden korunmak için kullanmıştır


Jena Max-Planck Enstitüsü bilim adamlarına ait son bir araştırma yazısında iki ilkeyi birleştirerek yukarıda söz edilen sorunları önleyen deneysel bir model sunulmakta Bu modelde uyarıcı ve alıcı bitkilerin aralıksız olarak hava almasını sağlayan açık bir sistem kullanılmakta


Bu sistemde uyarıcı ve alıcı bitkiler köklerinin temas etmemesi için pleksiglas kutulara yerleştirilmekte Alıcı bitkinin arkasında kutu içindeki hava akımı sağlayan bir vantilatör çalışıyor Temiz hava kutunun üzerindeki bir açıklıktan çekilmekte Bu deneyde koku maddesi üreten yabani ya da genetik bitki kullanılmakta


İşte bu şekilde uyarıcı bitki tarafından salgılanan koku karışımının, alıcı bitki üzerindeki etkisi doğadaki koşullara benzer bir şekilde test edilebilmekte


Bitkide savunma reaksiyonu ne zaman harekete geçiyor?


Bitkiler, aldıkları yara türüne göre, bunun bir dolu tanesi mi yoksa bir tırtılın marifeti mi olduğunu algılayabiliyor Max-Planck Enstitüsü bilim adamları bu algılama yetisinin kimyasal madde olmadan işlediğini buldular Bilim adamları daha önceleri bitkideki savunma reaksiyonunun, tırtılın tükürük salgısına bağlı olarak geliştiğini sanıyorlardı


Wilhelm Boland, yaprak kemiren bir tırtılı taklit eden bir robot sayesinde, savunma reaksiyonunun tükürük salgısından çok mekanik yaraların etkisiyle harekete geçtiğini saptadılar


MecWorm olarak adlandırılan robot, minik iğneyi yaprağa batırarak tırtılın kemirme davranışını taklit ediyor Robot yaprağın üzerine herhangi bir kimyasal madde bırakmamasına rağmen bitkiler kimyasal savunma sinyalleri gönderiyorlar


Bitkideki savunma reaksiyonunun harekete geçmesi için, robotun tıpkı gerçek tırtıl gibi çiğnemesi gerekiyordu Çünkü yaprak sadece bir pinset ya da bisturi ile yırtıldığında bitki reaksiyon göstermemiş Gerçek düşmanlar ve kısa vadeli mekanik etkiler arasındaki farkı algılama yetisi, bitkiye kimyasal savunma reaksiyonunu boşa harcamamasını sağlıyor


Sonuçta kimyasal karışım mesela dolu yağmurunda işe yaramıyor dolayısıyla da kaynaklar ve enerji boşu boşuna harcanmış oluyor Bir motor ve yuvarlak pimden oluşan MecWorm tırtıl robotu, bilgisayarla çalıştırıldığında pimle düzenli aralıklarla vuruşlar yapıyor


Deney sırasında kullanılan fasulye yaprağı (Phaseolus lunatus) hava geçirmeyen bir hazneye yerleştirilmekte Beş saniye aralıklarla on yedi saat boyu yapılan pim vuruşları sonucunda yaprak (Tetranynchus urticae) fasulye böceği ve diğer böcek larvalarına gösterdiği reaksiyonun aynısını göstermekte