Hvordan planter alder • Elena Naimark • Videnskabsnyheder om "Elementer" • Biologi, Videnskab i Rusland

Hvordan er planterne alder

Et af de ældste træer på jorden er fyrretræer ()Pinus longaeva) vokser i Californien (USA). Hun er over 4000 år gammel (foto fra biology.fullerton.edu)

I planter er der tilsyneladende ingen fælles almindelig mekanisme for aldring. Forskellige planter alder ikke kun med forskellige hastigheder, men også af forskellige årsager. Der er også tilfælde af "ageless plants". I løbet af evolutionen skete overgange fra langlivede til kortvarige former gentagne gange.

Institut for geobotany af det biologiske fakultet Moscow State University arbejder på undersøgelsen af ​​aldring og udviklingen af ​​levetiden i planter. Enhver undersøgelse af aldring er dømt til offentlig interesse. På samme tid er det ligegyldigt, hvilken genstand der tjener som en eksperimentel model – en person, en nematode eller en duckweed – alle levende væsener bærer fosteret, aldring og død. Desuden er planterne, hvoraf der er både kortlivede efemere og optagere, vidner til det romerske imperiums efterår. Og selvom artiklen af ​​P. Yu. Zhmylev, udgivet i Journal of General Biology, fokuserer på forholdet mellem planteliv og aldringsprogrammer, faktisk er denne anmeldelse meget bredere. Livets levetid, som det fremgår af det store antal fakta, kan ændres under påvirkning af ydre forhold og fastsættes under udvælgelsen som et adaptivt træk.Aldring betragtes ud fra adaptive egenskaber, som har forskellig oprindelse i forskellige grupper af planter.

Fra det snævre synspunkt er alder en meget åbenlyst fænomen, det er når folk betaler deres pension og deres ben går ikke godt. Fra forskerens synspunkt er alderdom et så komplekst begreb, at det er svært at bestemme. I denne forstand er planter et glimrende genstand for argumentation, da de også er kendt årlige repræsentanter, der dør straks efter fruiting, og der er potentielt udødelige planter, der blomstrer og vokser, indtil en ekstern styrke ødelægger dem. Derudover er det vanskeligt at skelne mellem planter af planter, hvilket giver et uendeligt antal vegetative skud, og derfor bestemme tidspunktet for hans liv. I sidstnævnte tilfælde bliver definitionen af ​​aldring mere filosofisk end strengt videnskabelig.

Moderne forskere diskuterer ca. 300 hypoteser for aldring, men de passer helt ind i tre hovedområder. Den første gruppe af hypoteser tyder på, at aldring og død er en proces indlejret i genomet. De overlevne individer skal uundgåeligt give plads (plads, ressourcer) til deres unge efterkommere.Derfor har naturen taget sig af livets kontinuitet og lagt et særligt program for aldring i generne, det vil sige en orden for selvdestruktion. Virkningen af ​​aldringsprogrammet bekræftes af eksistensen af ​​et begrænsende antal celledele (Hayflick-grænse), opdagelsen af ​​en telomerase-tæller til celledeling. Imidlertid rapporterer P. Yu. Zhmylev, at planter næppe vil give mange fakta til støtte for en sådan programmeret cellefordelingstæller. Imidlertid fandt nogle planter de gener, der var ansvarlige for bladernes aldring. Leaf aging gener i årlige planter, for eksempel sorghum, er placeret tæt på blomstrende gener, så det er logisk at antage, at blomstringen uundgåeligt fører til aldring. Dette forhold er imidlertid ikke så entydigt, da der til dato er omkring 30 gener af bladets aldring, som er et komplekst reguleringsnetværk. Og selve blomstringen er reguleret af et betydeligt antal gener og kan være fuldstændig uafhængigt af aldring, som det er typisk for ris. Tilsyneladende har planter ikke noget universelt genetisk apparat til lang levetid.

Den anden gruppe af hypoteser forbinder aldring med den gradvise ophobning af tilfældige fejl i genekspression. Faktisk forsøgte evolutionen sit bedste og tilpassede kroppen til miljøbetingelserne, udviklet modstandsdygtighed mod sygdomme, men på et tidspunkt ophørte en velfungerende organisme at være tilstrækkelig for miljøet, den blev aldrende. Det betyder, at alderdom ikke kan tilpasses, at det er en ophobning af problemer i kroppen. For eksempel er den berømte blandt biologer rezuhovidka Arabidopsis thaliana med akkumuleringen af ​​mutationer bliver mindre stabil og mindre produktiv reduceres vilkårene i sit liv.

På den anden side aktiveres reparation af beskadigede gener i langlivede planter, antallet af mutationer aftager altid. Desuden kan planten på trods af den forventede stigning i antallet af somatiske mutationer ikke vise tegn på aldring selv i slutningen af ​​deres liv. Så ved den 5000-årige fyr Pinus longaeva der er ingen tegn på mutationel aldring. " Både den første og den anden gruppe af hypoteser er logisk begrundet og har et tilstrækkeligt antal fakta i deres arsenal, men de er diametralt modsatte: i det første tilfælde betragtes alderdom som en naturlig proces, i det andet – en stokastisk.

Som en naturlig forlængelse og udvidelse af mutationsakkumuleringshypotesen blev begreberne "soma recovery" og ideer tæt på det foreslået. Kroppen har begrænset kapacitet til at reparere genetiske fejl: Hvis en plante kaster sin styrke for at vokse blomster og frø, er der simpelthen ikke nok ressourcer til at rette op på problemer i andre plantedele. Derfor bliver planten selv under blomstringen hurtigt forringet, det vil sige, bliver gammel. Baseret på denne hypotese bør omkostningerne ved blomstring og frugtning reducere plantens levetid. Nogle rækker af bælgfrugter dette er sandt.

Følgende kendsgerning er også givet: hvis i planter, der kun reproducerer en gang i livet – monokarpik – de fjerner blomster, planten dør ikke. For eksempel kan agave, som normalt giver en enkelt generativ flugt i det ottende år af livet, leve op til 100 år, hvis det ikke er tilladt at blomstre. Men der er også modsatte fakta. Således af 65 arter af planter, der har været frugtbare mange gange i deres liv, polykarpiske, kun i 15 træarter, falder frugter med alderen (dvs. frugtbarhed fører til aldring). De resterende 50 polykarpiske frugter stiger med alderen, det vil sige, der er ingen naturlig aldring.

Den tredje gruppe af hypoteser mener, at aldring er den periode, livet går tabt af udvælgelsen.Udvælgelsen er designet til at sikre artens reproduktive succes, derfor er udvælgelsen stadig det, der sker efter den vellykkede opdræt og overlevelse af afkom. Endnu mere: de gener, der sikrede reproduktiv succes i ungdommen, kan så være skadelige for kroppen. For at bekræfte disse hypoteser er det nødvendigt at sammenligne effektiviteten af ​​fruiting og graden af ​​efterfølgende død. Jo mere vellykket frugten er, jo hurtigere skal de "forældede" organismer blive gamle. Denne hypotese understøttes af fakta og beregninger, herunder eksempler fra planteliv. Der er dog eksempler, der ikke passer ind i denne hypotese. Så Tui aldring (Thuja occidentalis) afhænger ikke af mængden af ​​modning af frø, men på vækstbetingelserne.

Det lader til, at urteplanter lever lidt, buske – mere og træerne – den mest langlivede. Generelt er denne tendens korrekt, og dette var grundlaget for at repræsentere udviklingen af ​​planter fra langlivede træer til kortlivede græs. Men naturen modsætter sig sådanne enkle og utvetydige ordninger: blandt træerne er der mange kortvarige repræsentanter. Så poppe (Populus nigra) lever 40-80 år, og buskplanter kan leve i århundreder – for eksempel ulvens bast (Daphne Mezerium) lever 200 år, vilde ros (Roas canina) – 400 år.

Flerårige græs er heller ikke ringere end træer i forventet levetid: anemoner (Annemone speciosa) kan leve op til 339 år, underved (Sanicula europaea) – 221 år. Derudover diskuteres eksempler på potentielt udødelige kloner i vegetativt formeringsplanter, såsom elodea, duckweed eller bracken bregner. I dette tilfælde kan kloner af vegetativt formeringsplanter efterhånden blive gamle og degenererede. Uanset om de bliver gamle eller ej, afhænger de eksterne forhold.

I nogle plantearter er ældning slet ikke kendt (det betyder ikke, at disse planter ikke dør!) – det er plantain, porre, kermek osv. I populationerne af disse planter stiger dødeligheden ikke med alderen, reproduktionsintensiteten og resistens af organismen falder ikke med alderen . Planten bliver gammel eller ej, men før eller senere dør planten alligevel, og for hver art måles dets strengt definerede tid: plantainen lever som regel op til 7 år, og fyrretræet er langlivet – op til 5 tusind år. Til de tidløse planter bærer og årlige græsser, der dør ufrivilligt med fremkomsten af ​​vinter eller anden ugunstig sæson.

Hvordan kunne evolution have dannet denne livsperiode i planter – alderdom? Når alt kommer til alt, sker ofte en plantes død på grund af ændringer i ydre forhold, og ikke organismens naturlige død.Med andre ord er denne periode helt klart ude af indflydelse af naturlig udvælgelse. Levetiden for en plante kan generelt kun styres af ændringer i lufttemperaturen, og der gives overbevisende eksempler herpå. Tilsyneladende er der for hver planteart karakteriseret ved ekstremt bred variabilitet af livsbetingelserne, og denne funktion er under kontrol af ydre forhold.

At organisere et stort udvalg af planter med forskellig forventet levetid P. Yu. Zhmylev foreslog en bekvem klassifikation. Det afspejler forholdet mellem livsbetingelserne, aldringen og antallet af blomster.

1. Stauder, frugter mange gange i livet med gradvis aldring.
2. Stauder, frugter mange gange i livet uden aldring.
3. Stauder, fruiting en gang i livet med hurtig aldring efter frugtning.
4. Maloletniki, fruiting mange gange i livet med gradvis aldring.
5. Maloletniki, fruiting mange gange i et liv uden aldring.
6. Maloletniki, fruiting en gang i livet med hurtig aldring efter frugtning.
7. Maloletniki, fruiting en gang i livet, dør under påvirkning af ydre forhold uden aldring.

Sådan en lang række "livsstil" fører til ideen om en række stier for fremkomsten af ​​alderdom i planter og den flere oprindelse af urteagtige planter.

Kilde: P. Yu. Zhmylev. Udviklingen af ​​plantelevetiden: fakta og hypoteser // Journal of General Biology. Vol 67, 2006. Nr. 2, s. 107-119.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

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