Albino biljke

Svetla boja kože, belo krzno, slepilo, crvene oči – ovo su najčešće karakteristike koje nam padaju na pamet kada se spomene albinizam, pojava uslovljena recesivnim genima koja podrazumeva odsustvo pigmentacije. Široko rasprostranjena i nama veoma poznata u svetu životinja, sa tendencijom da smanjuje sposobnost preživljavanja iste, retko se povezuje sa svetom biljaka, u kom se retko i uočava. Odsustvo pigmentacije se javlja na određenim delovima nekih biljaka (cvet, dlačice, koloracija lista), ali nas zamisao o potpuno beloj biljci ostavlja sa bitnim pitanjem – kako se ta biljka hrani?

Prikaz gajene albino biljke 

Izvor slike: https://www.chicagobotanic.org/blog/how_to/science_activity_albino_plants 

Kako se sve albinizam može manifestovati u prirodi?

Albinizam se generalno definiše kao urođeno odsustvo pigmenta ili obojenosti, što obično rezultira u manjim šansama za preživljavanje ovih organizama, a razlozi za to mogu biti raznoliki: životinje mogu izgubiti sposobnost mimikrije i druge vrste obojenosti sa funkcijom uklapanja u sredinu ili odbrane, teško zarađene evolucijom, ili pak stradati od posledica nesintetisanja neophodnih supstanci, poput melanina za zaštitu od UV zračenja. Kod raznih grupa kičmenjaka i beskičmenjaka, albinizam se odražava u vidu belo obojene dlake, perja, krljušti i kože, kao i roze obojenih očiju (do čega dolazi usled nedostatka pigmenata u irisu, zbog čega krvni sudovi mrežnjače postaju vidljivi). 

Primer odsustva pigmentacije u svetu životinja
Izvor slike: https://www.boredpanda.com/white-albino-animals/?utm_source=google&utm_medium=organic&utm_campaign=organic

Kod biljaka, međutim, albinizam podrazumeva delimično ili kompletno odsustvo hlorofila kao pigmenta, pa čak i nepotpunu diferencijaciju membrana hloroplasta, dajući im snežnobelu boju koja se kosi sa slikom zelene biljke u našoj glavi.

 

Rast, razvoj, i uginuće albino biljke

Ova karakteristika kod biljaka značajno utiče na normalno odvijanje, za njih životno značajne, fotosinteze. Podrazumeva se da je za odvijanje ovog procesa neophodan hlorofil, pigment specifične strukture koji se karakteriše sposobnošću da propušta zeleni deo spektra vidljive svetlosti – iz tog razloga biljke i vidimo u (većinski) zelenoj boji, i važnije, ima glavnu ulogu u biljnom rastu i razvoju. Dakle, ukoliko hlorofil iz nekog razloga (uglavnom usled mutacija) odsustvuje ili je u deficitu, ili hloroplast, kao organela, nije „po propisima”, možemo videti kako bi to dovelo do krajnje izvesnog fatalnog ishoda po biljni organizam.

Položaj i struktura hlorofila i hloroplasta u lisnom tkivu
Izvor slike: https://www.expii.com/t/sunlight-in-photosynthesis-role-importance-10147

Na osnovu svega navedenog, postavlja se pitanje: Kako se biljka može razviti dovoljno da albinizam kao pojava bude primećena u svetu flore? Na početku razvića biljke postoje izvesni mehanizmi koji joj omogućavaju da se prehrani i razvije prve listove, kada bi mogla da započne kontinuiranu i sigurnu brigu o sebi u vidu ishrane pomoću fotosinteze. U pitanju su hranljive materije u vidu masti koje sadrži tkivo unutar semena, i razgradnjom tih molekula, biljka dobija i više nego dovoljno energije da isklija u začetak stabla i korena, i izbaci svoje prve snežnobele listove. Nakon što se te materije u potpunosti utroše, biljka bez hlorofila je iscrpela sve rezerve, nakon čega neće uspeti da opstane sama i ubrzo će uvenuti. Time se završava životni ciklus te jedinke i, s obzirom na to da nema mogućnost razvitka plodonosnih organa, sprečava širenje moguće greške na svoje potomke, baš kako je evolucija naumila.

Primer albino (A) i zdravog izdanka (B)
Izvor slike: https://www.indefenseofplants.com/blog/tag/albino+plants

 

Rast, razvoj, i opstanak albino biljke

Međutim, ova pojava uočena je i na zrelim biljnim jedinkama, omogućavajući im sazrevanje do nivoa plodnosti, a time i ostavljanje potomstva koje nasleđuje ove osobine. Naravno, za taj razvoj nije zaslužan hlorofil, već specifičan fenomen u kom učestvuju i gljive – mikoriza. Okarakterisana kao vid interspecijskog odnosa između dva ili više organizama, mikoriza uslovljava ili potpomaže njihovo preživljavanje, učestvujući u transportu molekula između micelijuma gljive i korenovog sistema biljke. Neke biljke, poput velikog broja vrsta orhideja, u potpunosti zavise od mikorize da bi isklijale u samostalne jedinke. Vremenom, neke od njih su se adaptirale na uslove smanjene sunčeve svetlosti pod gustim krošnjama šume tako što su nastavile da koriste ovu pogodnost, time gubeći samostalnost, adaptirajući se u miksotrofe i dobijajući deo hranljivih materija od gljive. Ukoliko se javi takva mutirana, albino jedinka, ona uspeva da opstane i razvije se u adulta isključivo parazitirajući na gljivi, i ovakve jedinke nazivamo mikoheterotrofima.

Mikoheterotrofna, albino orhideja (A) i miksotrofna orhideja (B)
Izvor slike: https://www.indefenseofplants.com/blog/tag/albino+plants

 

Biljka koja daje blistav odsjaj u mračnoj šumi

Najpoznatiji primer mikoheterotrofne biljke je tzv. „ghost pipe”, odnosno Monotropa uniflora, koja je naziv dobila prema specifičnom obliku cveta – oblika lule, i blistavobeloj boji, koja je u kontrastu sa zamračenim četinarskim šumama Severne Amerike, gde se ona pojavljuje. Kao mikoparazit, ona se „prikači” micelijumu u postojećoj mikorizalnoj mreži između gljiva (za koje je utvrđeno da su većinom iz roda Russula) i četinara, crpeći šećere poreklom od četinara koji su bili namenjeni gljivi. Ovo je čini pravom, adaptiranom albino jedinkom, omogućavajući joj pun životni vek uprkos osobini koja u prirodi uslovljava njegovo skoro sigurno skraćivanje.

Biljka Monotropa uniflora, ili „ghost pipe”, iz porodice Ericaceae
Izvor slike: https://www.talkplant.com/real-hustle-plant-conned-fungi/

 

Beli četinar

Na osnovu dosadašnjih primera možemo zaključiti da albino biljka preživljava isključivo ako je ujedno i parazit, što ne isključuje i severnoameričku Sequoia sempervirens, ili crvenu sekvoju, ali sa specifičnim obrtom – ona je parazit svog roditelja. Crvena sekvoja je, kao i veliki broj drugih biljnih vrsta, poliploidna, konkretno heksaploidna; ovih šest setova hromozoma daju mesta većoj verovatnoći za pojavu mutacija, koje u nekim slučajevima mogu dovesti i do albinizma. Nakon što se zdravo, fotosintetišuće drvo u potpunosti razvije, ono pušta izdanke koji se učvršćuju u korenov sistem roditelja, crpeći njegovu energiju dok se ne razvije dovoljno da preživi samo; u slučaju albino izdanka, ono će nastaviti da crpi šećere ceo svoj životni vek, ne odvajajući se od roditeljske biljke. Međutim, zašto odraslo drvo trpi ovu „pijavicu”, umesto da mu jednostavno prekine dotok materija? Odgovor leži u koncentraciji toksičnih metala unutar snežnobelih iglica – metali poput nikla, kadmijuma, i bakra se talože daleko od fotosintetišućih listova, čije funkcionisanje oni ometaju, dajući ovim mutiranim jednikama adaptivnu prednost.

Prikaz zdravih i albino grana crvene sekvoje
Izvor slike: https://www.mercurynews.com/2016/09/11/albino-redwoods-mystery-of-ghosts-of-the-forest-may-be-solved/

Koliko god posmatrali albinizam kao nepovoljnu karakteristiku u prirodi, vidimo da čak i ona nalazi način da opstane i pridoda već bogatom diverzitetu biljnog sveta, kao i raznim naučnim studijama na njenu temu, a i njenoj koristi čoveku. Ukoliko vas interesuje uloga biljaka bez hlorofila u nauci i razvoju agrokulture, kao i genetička i fiziološka osnova iza njihovog metabolizma, preporučujem dalje čitanje: [1], [2], [3], [4], [5].

 

Reference:

1. Candeias, M. (2016. August 7th). Albino Redwoods. In Defence Of Plants. https://www.indefenseofplants.com/blog/2016/8/7/albino-redwoods
2. Candeias, M. (2019. October 19th). Mutant Orchids Have a lot to Teach Us About Parasitic Plants. In Defence Of Plants. https://www.indefenseofplants.com/blog/2019/9/4/mutant-orchids-have-a-lot-to-teach-us-about-parasitic-plants
3.   Kumari, M., Clarke, H. J., Small, I., & Siddique, K. H. M. (2009). Albinism in Plants: A Major Bottleneck in Wide Hybridization, Androgenesis and Doubled Haploid Culture. Critical Reviews in Plant Sciences, 28:6, 393-409, DOI: 10.1080/07352680903133252
4. Monotropa uniflora. (n.d.). The Botanical Society Of America. Retrieved November 14th 2022, sa https://cms.botany.org/home/resources/parasitic-plants/monotropa-uniflora.html
5. Pallardy, R. (2018. April 8th). Botanical albinos: The science behind plants without chlorophyll. Earth. https://www.earth.com/news/albino-plants-without-chlorophyll/
6. Wheeler-Dubas, M. (2017. August 17th). The Plant Without Chlorophyll. Biophilia: Pittsburgh. https://www.phipps.conservatory.org/blog/detail/biopgh-blog-the-plant-without-chlorophyll#
7. Yang, S., & Pfister, D.H. (2006). Monotropa uniflora plants of eastern Massachusetts form mycorrhizae with a diversity of russulacean fungi. Mycologia, 98:4, 535-540, DOI: 10.1080/15572536.2006.11832656