Jazyk zeleného světa: Věděli jste, že i rostliny spolu komunikují?

Rostliny jsou zdánlivě zcela pasivními organismy, které jen trpně přijímají vnější děje. Na jejich utváření a průběh nejenže nemají vliv, ale dokonce by se mohlo zdát, že jsou jim okolní události zcela lhostejné. Tato domněnka je ovšem zcela mylná. S trochou nadsázky se dá říct, že rostliny dokážou být vychytralé, poděšené i bojovné. A tyto „pocity“ dokážou účinně komunikovat.

Poselství masakru

Rostlina, která byla napadena škůdcem, vylučuje do okolí pestrou škálu těkavých látek. Přitom nejde o pouhé „chemické krvácení“, ale o varovný pokřik. Okolní rostliny na tento „pach masakru“ bleskurychle reagují a mobilizují vlastní obranné mechanismy. Jako o překot vyrábějí látky, které škůdcům nesvědčí. Některé mají hořkou chuť, jiné jsou pro škůdce jedovaté nebo jim brání v trávení toho, co snědli. 

Rostlina také s předstihem vyrábí látky, které jí umožní snáze zvládnout případné poškození. Kalifornský pelyněk Artemisia californica napadený býložravými sarančemi Melanoplus bowditchi vysílá vzduchem varovný signál, na který další rostliny reagují tvorbou obranných látek. Pozoruhodné je, že geneticky shodné pelyňky vzniklé odnožením z mateřské rostliny chápou vzájemnou signalizaci lépe, než signály vysílané nepříbuznými příslušníky vlastního druhu. Dalo by se říci, že v rámci jedné „rodiny“ se pelyňky snáze domluví.

Klíčovou roli sehrává v obranné reakci kyselina jasmonová. Její molekuly se uvolňují při poškození rostlinných pletiv a spustí jak vnitřní obranné mechanismy rostliny, tak produkci těkavých látek, jež slouží jako varovný signál pro široké okolí. Rostliny syntetizují v reakci na vyhlášený pachový poplach například kyselinu salicylovou, která působí v rostlinném organismu jako hormon a uvádí do chodu obranu proti následkům poškození. Biochemickou reakcí se kyselina mění na těkavý methylsalicylát, který nese varovné poselství okolním rostlinám.

Pojistka proti planému poplachu

Pro rostliny je systém pachového varování před škůdci výhodný. Mít obranné mechanismy permanentně zapnuté je velmi náročné. Takto může rostlina v době, kdy nehrozí choroba nebo poškození škůdcem, šetřit síly a „vypnout“. Po obdržení varovného signálu dokáže defenzivní mechanismy bleskurychle aktivovat.

Nejde ovšem o „primitivní“ systém zapnout/vypnout. Rostliny jsou navíc pojištěny proti planému poplachu. K poškození listů totiž může dojít i při jiných příležitostech, než je napadení škůdcem či chorobou. Na bylinu může například spadnout uschlá větev stromu nebo ji přišlápne kolemjdoucí zvíře. Spouštět při takové nehodě stejně důkladnou mašinérii obranných mechanismů jako při napadení housenkou, by bylo zbytečné. 

Například planě rostoucí tabáky (Nicotiana) dokážou oba typy nehod snadno rozeznat. Poškození listů housenčími kusadly identifikují podle toho, že se do rozkousaných buněk dostávají housenčí sliny. Pak není čas váhat a okamžitě je spuštěna obranná reakce cílená proti housenkám. Pokud v ráně sliny nejsou, je tabák v odezvě na poranění výrazně umírněnější.

Způsob, jakým sliny spustí obrannou reakci napadené rostliny, byl velmi podrobně prostudován při souboji bobovité rostliny vigny čínské (Vigna unguiculata) s housenkami můry blýskavky náležející k druhu Spodoptera frugiperda. S rostlinnou hmotou pozře housenka i velké množství rostlinného enzymu ATP-syntázy, který se v listech podílí na syntéze energeticky bohaté molekuly adenosintrifosfátu. Enzym je velká bílkovinná molekula, kterou housenka ve slinách rozkládá a uvolní z ní krátkou molekulu zvanou inceptin. Ta se prostřednictvím slin žvýkající housenky vrací do rostliny, kde spustí alarm. Omyl je vyloučen. Nic jiného než housenčí sliny nedokáže inceptin z enzymu vyrobit.

Mobilizace podzemním telegrafem

Některé z varovných signálů nejsou předávány vzduchem, ale putují podzemím. Zásadní roli přitom sehrávají mykorrhizní houby, které opřádají kořeny rostlin hustou sítí svých vláken. Houby a rostliny žijí v symbióze. Mykorrhiza poskytuje rostlinám některé minerální látky, které se v půdě nacházejí v těžko přístupné formě; houba zase za tyto služby dostává zaplaceno ve formě cukrů, jež rostlina vyrábí fotosyntézou.

Na jedna a ta samá houbová vlákna může být napojeno hned několik různých rostlin, jež jsou pak vzájemně provázány do komplikované sítě sloužící pro předávání důležitých zpráv. Rajčata si prostřednictvím vláken mykorrhizní houby Glomus mosseae předávají varování před postupem choroby vyvolané houbou černí lilkovou (Alternaria solani). Rajče nakažené černí se začne bránit. Molekuly, které k tomu používá, se přes jeho kořenový systém dostávají do houbových vláken a přes ně doputují až do kořenů okolních zdravých rajčat. Ta začnou okamžitě produkovat vlastní obranné látky. Mobilizují si pro tyto účely stejné geny, jaké zapojil do boje s černí jejich nemocný soused.

Rostliny se navzájem „odposlouchávají“. Nevyužívají jen signály nesené vzduchem, ale také odezvy boje s chorobou, jež se k nim donesou prostřednictvím vláken mykorrhizních hub. Pokud se původce choroby dostane i na tyto rostliny, přichází až poté, co jeho oběti mobilizovaly všechny potřebné obranné mechanismy. Šance rostliny na překonání nákazy jsou pak o poznání vyšší.

Tabák povolává ochranku

Některé pachové molekuly, které rostliny vydávají, jsou voláním o pomoc, jímž se rostlina obrací na živočichy. Například tabák virginský (Nicotiana tabacum) je chráněn proti celé řadě býložravců vysoce toxickým alkaloidem nikotinem. Housenkám lišaje Manduca sexta však nikotin nevadí a pasou se na listech tabáku zcela bez zábran. Proto proti nim vytáhne tabák mnohem důmyslnější zbraň. Jakmile se poškozené buňky tabákového listu dostanou do kontaktu se slinami housenky, je jasné, že listy ničí hmyzí škůdce. Rostlina si pak zjedná „ochranku“ z řad dravých ploštiček rodu Geocoris.

Nepoškozený tabák je „navoněný“ molekulou (Z)-3-hexenalu. Do listu napadeného housenčími kusadly se dostává se slinami enzym, který umí změnit její tvar na (E)-2-hexenal. Pach, který vydává napadený tabák pak působí na dravé ploštičky jako neodolatelné lákadlo. Slézají se na tabák požíraný housenkami lišaje a hned se pustí do jejich lovu. Celý proces je velmi rychlý. Lákavá vůně se objeví hodinu poté, co se housenky zakousnou do listů a ploštičky se dostaví během následujících 24 hodin.

Volba menšího nebezpečí

Obranný systém tabáku je přednostně zacílen na housenky lišaje Manduca sexta. Sliny jiného druhu housenek nedokážou v listech vyvolat tvorbu (E)-2-hexenalu buď vůbec nebo jen ve velmi omezené míře. Tabák je s to povolat ploštičky ještě při napadení housenkami dvou druhů můr blýskavek, konkrétně blýskavky červivcové (Spodoptera litoralis) a blýskavky Spodoptera exigua.

Není úplně jasné, proč housenky lišaje produkují ve slinách látku, která napomáhá tabáku přivolat dravé ploštičky. Housenky tak samy na sebe přivolávají záhubu. Zdravý selský rozum přitom napovídá, že evolučně by měly být zvýhodněny ty housenky, které enzym spouštějící poplašnou reakci tabáku nevytvářejí. To ale zřejmě není možné, přičemž důvodem by mohla být schopnost (E)-2-hexenalu hubit bakterie.

Tato molekula totiž působí jako silné antibiotikum, což může být pro housenky výhodné. Denně zkonzumují s rostlinnou potravou záplavu bakterií, které by jim mohly v útrobách napáchat velké škody. Pokud ale požírají se zelenou hmotou listu i v něm vytvořené antibiotikum, jsou před bakteriemi chráněny podobně jako turista, který si před napitím dezinfikoval vodu nabranou z louže. Riziko napadení ploštičkou je ve srovnání s hrozbou těžké infekce zřejmě méně významné.