Život bez vody

Život máme v myšlenkách pevně spojený s vodou, a nejen v důsledku televizních reklam. Zároveň se však už od školních let dovídáme, že „někteří“ mohou vyschnout a po navlhčení znovu „ožívají“. Kdo však jsou ti „někteří“ a co se při tom děje v jejich tělech? Zastavuje se skutečně během vysychání jejich metabolizmus a po navlhčení se znovu rozbíhá?

Tvory snášející vyschnutí (poikilohydrické) najdeme jak mezi živočichy (patří k nim hlístice, vířníci, a především „extremističtí rekordmani“ želvušky), tak – mnohem častěji – mezi rostlinami (bakterie, houby a řasy nyní pomiňme). Spojuje je většinou poměrně jednoduchá tělesná stavba a malé rozměry – co je suché, to je křehké. Žádné zvíře delší než 5 cm vyschnutí nepřežije. U rostlin snášejících vyschnutí je však rozmanitost v druhovém zastoupení i ve velikosti mnohem větší.

Protože riziko vyschnutí je pro suchozemské rostliny téměř všudypřítomné, schopnost přetrvání v utlumeném suchém stavu pro ně znamená velkou ekologickou výhodu. Proto si ji alespoň v části životního cyklu (u výtrusů, semen a pylových zrn) zachovaly všechny rostliny. Zajímavější ovšem je, když vyschnutí snáší celá rostlina (poikilohydrie vegetativní). Původní formu této schopnosti nacházíme u řady běžných mechorostů a lišejníků. Jejich stélka je připravena vyschnout kdykoli a odolnost ke ztrátě vody téměř není podmíněna biochemickými změnami, které by musely vyschnutí předcházet. Proto mechy snesou vyschnutí i velmi rychlé (v řádu hodin, popřípadě desítek minut).

Schopnost snášet vyschnutí u cévnatých rostlin během vývoje patrně zcela zanikla v jejich vegetativních tělech a zachovala se jen v zralých semenech a pylových zrnech. Naproti tomu si tyto rostliny vytvořily (nebo vylepšily) kořeny, vodivá pletiva, kutikulu a průduchy. Naučily se udržovat ve svém těle téměř stálý obsah vody (staly se homoiohydrickými). Problém je, že i přizpůsobení k příjmu a zadržování vody v těle občas selže a rostlina umírá. Když se u některých kapradin a krytosemenných rostlin extrémních stanovišť objevila druhotná schopnost vyschnutí, mohly tak zaujmout novou, ještě extrémnější ekologickou niku, zejména místa s nepředvídatelnými srážkami.

U této druhotné poikilohydrie však musí vyschnutí předcházet řada změn. Během pomalé ztráty vody (trvající většinou několik dní až dva týdny) se syntetizuje řada osmotik (například aminokyselina prolin či cukry) a ochranných bílkovin. Dále se do zásoby vytvářejí kopie mediátorové RNA, které po navlhčení umožní okamžitou syntézu bílkovin. Pokud dehydratace probíhá příliš rychle a rostlina přípravy nestihne, je pro ni vyschnutí smrtelné. Aby to bylo ještě zajímavější, nacházíme u cévnatých rostlin dva typy druhotné poikilohydrie. Většina rostlin si v suchém stavu zachovává fotosyntetický aparát s chlorofylem. Některé jednoděložné však během dehydratace fotosystémy „rozmontují“ a odbourají veškerý chlorofyl, který je v suchém stavu jen nežádoucím pohlcovačem světelné energie a tvůrcem nebezpečných kyslíkových radikálů. Tato strategie je výhodná, pokud sucho trvá alespoň několik měsíců, protože přípravy před vyschnutím a zotavení po navlhčení jsou energeticky velmi náročné. Zároveň tyto druhy vyžadují co nejpomalejší ztrátu vody (během asi 14 dnů), aby se přípravy stihly.

Tím se dostáváme k otázce, jakou daň za odolnost vůči vyschnutí rostlina platí. Nebyla by tato schopnost výhodná pro všechny rostliny, které mohou někdy vyschnout? Jistě byla, ale pouze kdyby neomezovala produktivitu ani velikost svých nositelů (nejvyšší rostlinnou snášející vyschnutí je polokeř vysoký asi 3 m, viz obrázek). Další velké ekologické omezení vyplývá z neschopnosti dosáhnout kladné bilance asimilovaného uhlíku tehdy, jestliže se vyschnutí a opětné navlhčení opakuje příliš často (o tom blíže v příštím čísle Vesmíru).