Čo ťa nezabije, to ťa oslabí

Súčasná geopolitická realita obnovila obavy z jadrových katastrof, ktorých následkom môže byť kontaminácia veľkých oblastí Európy. Okrem toho, 40. výročie výbuchu jadrovej elektrárne v Čornobyľe pripomína bolestnú evakuáciu, uzavretú zónu a pretrvávajúce zdravotné riziká. To, čo je pre človeka katastrofou, pre prírodu však znamená niečo iné: náhodný, jedinečný evolučný experiment. A my sme sa rozhodli otestovať jeho výsledky na životaschopnosti rastlín.

Divoké lesy, lúky, bývalé obrábané polia a jazerá v čornobyľskej zóne pôsobia na prvý pohľad ako plné života. Vodné rastliny bežne rastú pri brehoch kontaminovaných vodných plôch, zdanlivo rovnako ako v regiónoch nezasiahnutých haváriou. Avšak tento pohľad môže byť zavádzajúci. Z našich nedávnych štúdií, na ktorých sa podieľali aj ukrajinskí a belgickí kolegovia, teoreticky aj experimentálne vyplýva, že chronické ionizujúce žiarenie rastliny nezabíja okamžite. Avšak pomaly oslabuje ich kritickú vlastnosť: odolnosť voči hubovým patogénom. [1, 2]

1. Charakteristická mikrofotografia chromozómov v bunkách mladých koreňov trsti (rákosu obecného). Táto vodná rastlina má vysokú genetickú variabilitu a fenotypovú plasticitu. Úroveň počtu chromozómov v bunkovom jadre (ploidie) populácií trsti je spojená so špecifickou odolnosťou voči stresu. Zistili sme, že všetky študované populácie sú dvojité chromozómové odrody (tetraploidy) so 48 chromozómami.

Snímka Lenka Mártonfiová

Oveľa lepšie je preštudovaný vplyv vysokých dávok akútneho ionizujúceho žiarenia. Tento ničivý, krutý faktor rýchlo a nemilosrdne ničí bunky a organizmy tým, že buď priamo ruinuje biologické makromolekuly, najmä DNA, alebo vytvára silný oxidačný stres cez hydroxylové radikály po rádiolýze vody. Súčasná realita v čornobyľskej zóne je podstatne odlišná. Tamojšie rastliny sú neustále vystavené nízkym dávkam ionizujúceho žiarenia, hlavne z rádionuklidov s dlhým polčasom rozpadu, ako je cézium-137 a stroncium-90, ktoré dodnes pretrvávajú v kontaminovanej pôde. Rastliny si vyvinuli robustné systémy na opravu poškodenej DNA a kontrolu reaktívnych foriem kyslíka, čím zmierňujú škodlivé účinky ožiarenia. Ide napríklad o homologickú rekombináciu a nehomologické spájanie koncov DNA, ako aj o zapojenie enzýmov ako kataláza a metabolitov ako glutatión (glutathion; GSH). Desaťročia výskumu preto ponúkli paradigmu, že rastliny sú relatívne odolné voči žiareniu, najmä voči nízkym dávkam. Tento názor sa však do veľkej miery zakladá na viditeľných vlastnostiach, ako je rast, rozmnožovanie alebo prežitie. Oveľa menej je preskúmané, čo sa deje na úrovni hlbších fyziologických a biochemických procesov.

Znížená odolnosť voči rastlinným patogénom

Rastliny sú v prírode okrem ionizujúceho žiarenia vystavené aj viacerým vzájomne pôsobiacim stresovým faktorom. Neustále sa vyrovnávajú so symbiotickými i patogénnymi hubami, baktériami a hmyzom. Tieto interakcie reguluje imunitný systém – sieť molekulárnych a biochemických dráh, ktoré detegujú votrelcov a aktivujú obranné reakcie. Napríklad patern-rozpoznávajuce receptory interagujúce s hubovými alebo bakteriálnymi elicitormi,¹⁾ čo predstavuje analógiu s vrodenou imunitou cicavcov.