Μπορεί να ακούγεται παράξενο, αλλά τα φυτά είναι ικανά να θυμούνται το άγχος. Οι επιστήμονες συνεχίζουν να ανακαλύπτουν πώς τα φυτά το επιτυγχάνουν αυτό χωρίς εγκέφαλο. Με την κλιματική αλλαγή να απειλεί τις καλλιέργειες παγκοσμίως, η κατανόηση της μνήμης του άγχους στα φυτά θα μπορούσε να βοηθήσει τις γεωργικές καλλιέργειες να γίνουν πιο ανθεκτικές.
Η εξέλιξη και η μνήμη του άγχους στα φυτά
Από την αποικιοποίηση της γης πριν από 500 εκατ. χρόνια, τα φυτά έχουν εξελιχθεί με διάφορους τρόπους για να υπερασπίζονται τον εαυτό τους ενάντια σε παράσιτα και ασθένειες. Μία από τις πιο συναρπαστικές τους ικανότητες είναι να «θυμούνται» αγχωτικές συναντήσεις και να χρησιμοποιούν αυτή τη μνήμη για να προστατευτούν.
Όπως αναφέρει το theconversation.com, αυτό το φαινόμενο, που ονομάζεται «immune priming» (ανοσοποιητική προετοιμασία), είναι παρόμοιο με το πώς οι εμβολιασμοί βοηθούν τους ανθρώπους να αποκτούν ανοσία, αλλά βασίζεται σε διαφορετικούς μηχανισμούς.
Πώς το πετυχαίνουν χωρίς εγκέφαλο;
Τα φυτά είναι γενετικά ανθεκτικά στη συντριπτική πλειονότητα των δυνητικά επιβλαβών μικροβίων. Ωστόσο, ένας μικρός αριθμός μικροβίων έχει εξελιχθεί ώστε να καταστέλλει την έμφυτη ανοσία, επιτρέποντάς τους να μολύνουν οργανισμούς και να προκαλούν ασθένειες.
Αυτός είναι ο λόγος που οι σπονδυλωτοί οργανισμοί, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, έχουν εξελίξει ένα κινητό ανοσοποιητικό σύστημα που βασίζεται σε μνήμη B και T. Αυτά τα κύτταρα μνήμης ενεργοποιούνται με την έκθεση σε ασθένειες ή εμβολιασμούς, βοηθώντας μας να γίνουμε πιο ανθεκτικοί σε επαναλαμβανόμενες μολύνσεις.
Τα φυτά δεν διαθέτουν εξειδικευμένα κύτταρα για να αποκτούν ανοσοποιητική μνήμη. Αντίθετα, βασίζονται σε αλλαγές που ονομάζονται «επιγενετικές» (Epigenetic) εντός των κυττάρων τους για να αποθηκεύουν πληροφορίες σχετικά με προηγούμενες επιθέσεις και να προαποθηκεύουν το ανοσοποιητικό τους σύστημα. Μόλις προαποθηκευτούν, τα φυτά μπορούν να αντέχουν καλύτερα σε παράσιτα και ασθένειες – ακόμα και αν αρχικά ήσαν γενετικά ευάλωτα.
Δύναμη και επαναφορά της ανάπτυξης
Η ανοσοποιητική προετοιμασία έχει παρατηρηθεί σε διαφορετικά φυτικά είδη, από βραχύβια ετήσια φυτά, όπως το αραβόσιτο (Arabidopsis thaliana) που ζει μερικές εβδομάδες, έως μακρόβια είδη δένδρων, όπως η Norway spruce που μπορεί να ζήσει έως 400 χρόνια.
Η ανοσοποιητική προετοιμασία έχει όμως ένα κόστος για τα φυτά, όπως η μειωμένη ανάπτυξη. Έτσι, η μνήμη που αποκτάται είναι αναστρέψιμη και μειώνεται σε μεγαλύτερους χρόνους χωρίς άγχος.
Εντούτοις, ανάλογα με την ένταση του ερεθίσματος του άγχους, η ανοσοποιητική προετοιμασία μπορεί να είναι διαρκής και να μεταδίδεται στις επόμενες γενιές. Όσο πιο ισχυρό είναι το άγχος, τόσο περισσότερο θυμούνται τα φυτά.
Λίπασμα μνήμης: Υπόβαθρο και μικροβιακή βοήθεια
Τα φυτά δεν βασίζονται μόνο στην εσωτερική επιγενετική μνήμη για να βελτιώσουν την ανθεκτικότητά τους απέναντι σε παράσιτα και ασθένειες. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιήσουν το περιβάλλον τους για να αποθηκεύσουν τη μνήμη του άγχους.
Όταν είναι υπό επίθεση, τα φυτά απελευθερώνουν χημικές ουσίες από τις ρίζες τους, προσελκύοντας χρήσιμους μικροοργανισμούς που μπορούν να καταστέλλουν ασθένειες. Εάν αυτή η εκπαίδευση του εδάφους είναι αρκετά ισχυρή, μπορεί να αφήσει μια μακροχρόνια «κληρονομιά εδάφους» που μπορεί να είναι επωφελής για τα φυτά της επόμενης γενιάς.
Αφού το έδαφος έχει εκπαιδευτεί, αυτοί οι χρήσιμοι μικροοργανισμοί παραμένουν κοντά στις ρίζες των φυτών για να τα βοηθήσουν να καταπολεμήσουν τις ασθένειες.
Σε ορισμένα φυτικά είδη, όπως το καλαμπόκι, οι επιστήμονες έχουν εντοπίσει δευτερεύοντες μεταβολίτες που οδηγούν σε αυτήν τη μνήμη άγχους. Αυτές είναι εξειδικευμένες μεταβολές που δεν είναι καίριας σημασίας για τον κυρίαρχο μεταβολισμό του κυττάρου, αλλά συχνά παίζουν ρόλο στην άμυνα ή σε άλλες μορφές περιβαλλοντικής σήμανσης.
Ορισμένα από τα γονίδια που ελέγχουν αυτές τις χημικές ενώσεις που προέρχονται από τις ρίζες ρυθμίζονται από επιγενετικούς μηχανισμούς που ανταποκρίνονται στο άγχος.
Προοπτικές για τη γεωργία
Η κατανόηση του τρόπου αποθήκευσης και χρήσης της μνήμης άγχους από τα φυτά θα μπορούσε να επαναστατήσει την προστασία των καλλιεργειών. Η αξιοποίηση της φυσικής ικανότητας των φυτών να αντιμετωπίζουν παράσιτα και ασθένειες θα μπορούσε να μας βοηθήσει να μειώσουμε την εξάρτηση από χημικά φυτοφάρμακα και να δημιουργήσουμε καλλιέργειες που είναι καλύτερες στον χειρισμό περιβαλλοντικών πιέσεων.
Καθώς αντιμετωπίζουμε όλο και περισσότερες προκλήσεις από την ανθρώπινη κλιματική αλλαγή και τις αυξανόμενες ανάγκες τροφίμων, αυτή η έρευνα θα μπορούσε να προσφέρει υποσχόμενα εργαλεία για την ανάπτυξη πιο βιώσιμων σχημάτων προστασίας των καλλιεργειών.