Darwinin 150 vuotta vanha arvaus sai viimein vahvistuksen

Kasvi houkuttelee pieniä hyönteisiä, pyydystää ne tahmeilla karvoillaan, hajottaa niiden kudoksia ruoansulatusentsyymien avulla ja imee saaliistaan ravinteita. Samalla sen rakenne auttaa pitämään pölyttäjät erossa ansoista.

Darwinin arvaus sai vihdoin todisteet

Darwin ehdotti vuonna 1875 ilmestyneessä teoksessaan Insectivorous Plants, että kaksi eurooppalaista Saxifraga-suvun lajia voisi pyydystää ja hyödyntää hyönteisiä. Hänen päätelmänsä perustui tahmeisiin, karvamaisiin rauhasrakenteisiin kasvien lehdissä, mutta tuon ajan menetelmillä hypoteesia ei voitu todistaa .

Nyt tutkijat tarkastelivat Darwinin tutkimia lajeja läheistä sukua olevaa S. candelabrum -kasvia. Se kasvaa 2 500–3 300 metrin korkeudessa Qinghai–Tiibetin ylängön ja Hengduan-vuoriston alueilla Kiinan Yunnanin ja Sichuanin maakunnissa .

Kenttähavainnoissa hyönteisiä löytyi 43:sta 45 tutkitusta kasviyksilöstä . Täysikasvuisiin kasveihin oli tarttunut keskimäärin 71 hyönteistä .

Tahmeat karvat toimivat kuin kärpäspaperi

S. candelabrum -kasvin varret ja haarat ovat täynnä pieniä rauhaskarvoja eli trikoomia. Ne erittävät tahmeaa limaa, joka muodostaa tehokkaan ansan pienille hyönteisille . Saaliiksi joutuu ennen kaikkea pieniä surviaissääskiä, jotka kuuluvat kaksisiipisiin hyönteisiin .

Tutkimuksen perusteella kasvi myös houkuttelee hyönteisiä tuoksullaan. Kun hyönteinen laskeutuu tahmealle pinnalle, se ei pääse helposti irti . Näin kukka ei ainoastaan kerää sattumalta pinnalle takertuvia hyönteisiä, vaan sillä näyttää olevan kaikki lihansyöjäkasville olennaiset vaiheet: saaliin houkuttelu, pyydystäminen, sulattaminen ja ravinteiden hyödyntäminen.

Miten tutkijat varmistivat ruoansulatuksen?

Pelkkä hyönteisten tarttuminen kasvin pintaan ei vielä osoittaisi kasvin olevan lihansyöjä. Siksi tutkijat etsivät merkkejä aktiivisesta ruoansulatuksesta.

Rauhas-karvojen pinnalta havaittiin fluoresenssimenetelmällä fosfataasiaktiivisuutta. Kyseessä on ruoansulatukseen liittyvä entsyymiaktiivisuus, joka osoitti kasvin pystyvän hajottamaan saaliinsa .

Ravinteiden imeytymistä tutkittiin syöttämällä kasville typpeä-15 sisältäviä Drosophila-banaanikärpäsiä. Tämän jälkeen kasvin kudoksista mitattiin typen määrää. Merkkiaineen huomattava lisääntyminen kasvin kudoksissa osoitti, että S. candelabrum oli ottanut typpeä hyönteisistä . Vastaavaa rikastumista ei havaittu ei-lihansyöjäkasveissa, joita käytettiin verrokkeina .

Tutkijat vahvistivat tuloksia myös geenitutkimuksilla. He kokosivat S. candelabrum -lajin kromosomitasoisen genomin ja vertasivat sitä tunnettuihin lihansyöjäkasveihin, kuten kihokkeihin (Drosera) ja kannukasveihin (Nepenthes). Rauhaskarvoissa ilmeni ruoansulatukseen liittyviä proteaaseja koodaavien geenien aktiivisuutta, mikä kertoo kasvin omaavan lihansyöjyyteen tarvittavan geneettisen koneiston .

Pölyttäjät jäävät ansalta rauhaan

Lihansyöjäkasville syntyy hankala ristiriita: sen täytyy pyydystää hyönteisiä saadakseen ravinteita, mutta samalla se tarvitsee hyönteisiä kukkiensa pölyttämiseen.

S. candelabrum ratkaisee ongelman sijoittelulla. Sen valkoiset kukat kasvavat korkeiden kukkavarsien päässä tahmeiden kasvullisten varsien yläpuolella . Tahmeat rauhaskarvat sijaitsevat varsissa, eivät kukissa tai kukkavanoissa .

Kukkien ja ansojen välinen fyysinen ja visuaalinen erottelu vähentää riskiä, että pölyttäjät joutuisivat saaliiksi. Vastaavanlaisen järjestelyn on havaittu auttavan myös joillakin kihokeilla: valkoiset kukat ja niiden etäisyys ansoista voivat vähentää pölyttäjien joutumista tahmeille pinnoille .

Löytyykö luonnosta vielä paljon tunnistamattomia lihansyöjäkasveja?

Löytö on kasvitieteellisesti merkittävä, sillä S. candelabrum on ensimmäinen varmistettu lihansyöjäkasvi koko saksikukkaiskasvien heimossa (Saxifragaceae) ja samalla ensimmäinen tunnettu lihansyöjäkasvi omassa kasvilahkossaan . Kyseessä vaikuttaa olevan itsenäisesti kehittynyt uusi lihansyöjäkasvien linja.

Tutkijat uskovat kuitenkin, että tapaus voi olla vasta jäävuoren huippu. Monien kasvien tahmeita rauhaskarvoja on aiemmin pidetty vain puolustuskeinona tai ominaisuutena, joka auttaa hyönteisiä tarttumaan kasvin pintaan. Nyt tutkijat ehdottavat, että osa näistä kasveista saattaa myös käyttää hyönteisiä ravinteiden lähteenä .

Jos näin on, luonnon lihansyöjäkasvien todellinen määrä voi olla nykyarvioita suurempi. Kaikki kasvit eivät ehkä ole täysin lihansyöjiä, mutta joillakin voi olla ainakin osittaisia lihansyöjäominaisuuksia .

Mitä tutkimuksesta jää käteen?

• Darwin esitti Saxifraga-kasveja koskevan hypoteesinsa vuonna 1875, ja ratkaiseva näyttö saatiin vasta yli 150 vuotta myöhemmin .
• Saxifraga candelabrum on ensimmäinen varmistettu lihansyöjäkasvi Saxifragaceae-heimossa .
• Kasvi pyydystää pieniä hyönteisiä tahmeilla rauhaskarvoilla .
• Fluoresenssikokeet, typi-15-isotooppeihin perustuvat ruokintakokeet sekä transkriptomi- ja genomitutkimukset vahvistivat ruoansulatuksen ja ravinteiden imeytymisen .
• Kukkien sijoittaminen tahmeiden varsien yläpuolelle auttaa suojaamaan pölyttäjiä .
• Löytö viittaa siihen, että moni muukin tahmea kasvi saattaa odottaa vielä tarkempaa tutkimusta .