Masožravé rostliny si během svého vývoje osvojily různé způsoby regulace trávení kořisti. Některé masožravky poté, co v jejich pasti uvízne hmyz, aktivují pomocí fytohormonů důmyslný systém tvorby trávicích enzymů. Jiné masožravé rostliny trávicí enzymy naopak produkují bez nutnosti vnějšího podnětu. Zjistili to vědci z katedry biofyziky přírodovědecké fakulty.
Výsledky jejich dlouholetého výzkumu zaměřeného na regulaci trávení u různých linií masožravých rostlin byly publikovány v renomovaném časopisu Journal of Experimental Botany, ve kterém si vysloužil komentář od světově uznávané rostlinné fyzioložky Joanne Chory ze Salk Institute for Biological Studies ve Spojených státech amerických a dostal se i na titulní stránku tohoho čísla. Článek následně upoutal pozornost vědeckých redaktorů v příspěvku publikovaném v časopisu Nature Plants.
Masožravé rostliny při své evoluci reagovaly na nedostatek živin v půdě, přičemž se vyvinuly minimálně jedenáctkrát nezávisle na sobě v různých vývojových liniích. Jsou tedy učebnicovým příkladem tzv. konvergentní evoluce, což je proces, při kterém si navzájem nepříbuzné organismy žijící ve stejném prostředí vyvíjí podobné adaptace. Příkladem může být velryba, která sice vypadá jako ryba, protože žije ve vodě, ve skutečnosti je však savec. V případě masožravých rostlin se v prostředí s nedostatkem živin opakovaně vyvinula schopnost vábit, chytat a strávit živočišnou kořist, ze které masožravé rostliny získávají živiny nutné ke svému růstu a reprodukci.
Andrej Pavlovič z katedry biofyziky se problematice trávení masožravých rostlin věnuje dlouhodobě. „Přibližně v roce 2013 jsme spolu s kolegy z Laboratoře růstových regulátorů zjistili, že ikonické a dobře známé masožravé rostliny, jako je mucholapka (Dionaea) a rosnatka (Drosera), využívají na regulaci tvorby trávicích enzymů fytohormony ze skupiny jasmonátů,“ uvedl.
Jasmonáty běžně v rostlinách slouží pro aktivaci jejich obranných mechanismů. Obvykle se akumulují po útoku patogenního organismu nebo býložravce a poté aktivují syntézu obranných molekul namířených proti těmto organismům. „Dobře známá je například jasmonáty indukovaná zvýšená syntéza nikotinu v tabáku. Je možná výhodná pro kuřáky, ale housence list s vysokou koncentrací nikotinu až tak moc nechutná. Rostlina tabáku se tímto způsobem brání hmyzím škůdcům,“ vysvětlil Andrej Pavlovič.
Méně známá je například zvýšená tvorba enzymu chitinázy, který tráví buňkové stěny patogenních hub složené právě z chitinu. Chitin ale obsahuje i vnější exoskelet hmyzu. Masožravé rostliny si proto během evoluce osvojily tuto obrannou signální dráhu, kterou ale místo k defenzivě využívají k útoku. „Jakmile se dostane hmyz do kontaktu se smrtonosnými listy rosnatky nebo mucholapky, tak mechanické podněty v rostlině indukují elektrické signály, které iniciují tvorbu jasmonátů a ty poté syntézu trávicích enzymů včetně chitináz, které tělo kořisti rychle stráví,“ řekl vědec.
Tyto masožravé rostliny tedy dokonale okopírovaly obranné reakce rostlin, u kterých akumulaci jasmonátů taktéž často předchází tvorba elektrických signálů, a to zejména po útoku býložravce. „Nová publikace však ukazuje, že tato strategie se u masožravých rostlin vyvinula pouze jednou před zhruba 85 miliony let v řádu hvozdíkotvaré (Caryophyllales). Ostatní evolučně mladší masožravé rostliny jasmonáty na regulaci sekrece trávicích enzymů nevyužívají. Místo toho syntetizují trávicí enzymy bez jakéhokoliv podnětu nebo je jejich sekrece regulovaná vývojově – ontogenicky. Proč tomu tak je, zůstává záhadou,“ dodal Andrej Pavlovič.
Evoluce regulace systému trávení masožravých rostlin podle Andreje Pavloviče zřejmě není tak přímočará, jak vědci dříve předpokládali. Navzdory konvergentní evoluci, která řídila vývoj masožravých rostlin jako celku v prostředí chudém na živiny, byly jednotlivé vývojové linie masožravých rostlin pravděpodobně vystaveny různému selekčnímu tlaku prostředí, což vedlo k odlišným způsobům regulace trávení živočišné kořisti, přestože používají velmi podobné enzymy. „Prvotní objev funkce jasmonátů při regulaci masožravosti je tedy spíše výjimkou než pravidlem,“ upozornili také Carl Procko a Joanne Chory ve svém komentáři.