Jsou všechny rostliny C₄?

Velkým objevem „světa C₄“ je, že možná žádné rostliny s metabolizmem C₃ (k nimž se dosud řadila většina rostlin) neexistují. Zní to skandálně, a proto si to žádá bližší vysvětlení. Britští badatelé J. M. Hibberd (z Cambridžské univerzity) a W. P. Quick (z Univerzity v Sheffieldu) zjistili, že ve stoncích i řapících celeru a tabáku (tradičně typu C₃) je podél cévních svazků vrstva buněk s množstvím chloroplastů, tj. buněk schopných intenzivní fotosyntézy. Jak se k nim ale dostane CO₂, když v těchto částech rostlin téměř nejsou vzdušné prostory a buňky jsou daleko od povrchu, na němž ani nemusí být průduchy? Protože vědcům tyto buňky připomněly buňky pochev cévních svazků u rostlin C₄, začali bádat, zda se také podobně nechovají. A opravdu v nich zjistili mnohonásobně vyšší aktivitu enzymů cyklu C₄ než v ostatních částech rostliny (a než běžně u rostlin C₃). Jak tyto rostliny CO₂ získávají? Musí být zdrojem uhlíku jen anorganický CO₂? Aby tomu přišli na kloub, přidali badatelé do substrátu sodu značenou radioaktivním izotopem ¹⁴C, a brzy zjistili, že se značený uhlík v těchto buňkách hromadí v organické podobě. Uvedené produkty jsou pak postupně rozváděny po rostlině. Z toho vyvodili, že se rozpuštěný uhličitan pohybuje s vodou v xylému (dřevní části cévních svazků) a odtud je uhličitanový ion přijímán našimi známými buňkami, které cévní svazky obklopují. Postupně však pozorovali, že je takto využit i uhlík pocházející z kořenového dýchání – a recyklyce CO₂ je opět znakem metabolizmu C₄. Nemusí jít jen o anorganický uhlík, podobně je využit i meziprodukt dýchání – malát.

Podíl této asimilace na celkové fotosyntéze běžných rostlin bude jistě nepatrný. Jestliže se ale prokáže, že to platí pro většinu rostlin, objasní se tím mnoho otázek okolo evoluce syndromu C₄ – pak by představoval všeobecně rozšířenou preadaptaci, která se ve specifických podmínkách (při nedostatku CO₂, za horka a sucha) může rozvinout do syndromu adaptací anatomicko-biochemicko-fyziologických, nazývaných metabolizmus C₄. (Nature 415, 451, 2002)