C₄ rostliny nemusí mít vždycky věnec

Mnohý čtenář si jistě ze školy vzpomene, že rostliny s typem metabolizmu C₄ jsou v teplých a spíše suchých podmínkách produktivnější – dovedou využít nižší koncentrace CO₂ (viz Vesmír 74, 573, 1995/10). Vyvinuly totiž přídatný mechanizmus, který zvyšuje koncentraci CO₂ v místě, kde se tento oxid váže do cukrů, přímo ho tam pumpuje. K tomu slouží zvláštní věnčité uspořádání dvou vrstev buněk kolem žilek listů, známé dnes asi u 8000 druhů kvetoucích rostlin z 250 000 dosud známých. Podle posledních výzkumů se však tato dogmata (snad s výjimkou ekologie) otřásla v základech.

E. V. Voznesenskaja a její spolupracovníci si po dlouholetém morfologickém studiu dvouděložných rostlin C₄ všimli, že věnčitá anatomie není pro metabolizmus C₄ bezpodmínečně nutná. Fotosyntézu „bez věnce“ provozuje např. rostlina subtropických slanisk Bienertia cycloptera z čeledi Chenopodiaceae. Nemá dva odlišné typy buněk koncentricky uspořádaných kolem cévních svazků jako ostatní druhy C₄, nýbrž všechny reakce a přesuny metabolitů zvládají buňky jednoho typu. Ptáte se po bariéře pro CO₂ jakožto logické podmínce k tomu, aby byl pumpován do místa, kde se koncentruje? Bariéra je přímo v buňce. Cytoplazma totiž není jen po obvodu buněk, jak je to běžné, nýbrž i v centru buňky, téměř obklopená vakuolou. A právě tyto dvě oddělené cytoplazmy, komunikující pouze tenkými cytoplazmickými provazci, jsou ekvivalentní dvěma buněčným typům „slušných“ rostlin C₄. Prokazují to jak ultrastrukturní studie (přítomnost organel, typická morfologie chloroplastů dvou typů), tak rozdělení enzymů matabolizmu C₃ a C₄ v těchto prostorách. Výsledkem zmíněné adaptace je fyziologické a ekologické chování stejné jako u ostatních druhů C₄.

(Nature 414, 543, 2001)