Bagaimana umur tumbuhan • Elena Naimark • Berita sains mengenai "Unsur" • Biologi, Sains di Rusia

Bagaimana tumbuhan berumur

Salah satu pokok tertua di bumi adalah pain ()Pinus longaeva) yang berkembang di California (Amerika Syarikat). Dia berusia lebih 4000 tahun (gambar dari biology.fullerton.edu)

Dalam tumbuh-tumbuhan, nampaknya, tiada mekanisme penuaan umum. Tumbuhan yang berbeza tidak hanya pada kelajuan yang berbeza, tetapi juga untuk pelbagai sebab. Terdapat juga kes-kes "tumbuh-tumbuhan tidak menua". Dalam perjalanan evolusi, peralihan dari jangka panjang ke bentuk jangka pendek berlaku berulang kali.

Jabatan geobotany fakulti biologi Universiti Negeri Moscow sedang mengkaji mengenai penuaan dan evolusi panjang umur di dalam tumbuhan. Apa-apa penyelidikan tentang penuaan akan ditakdirkan untuk kepentingan awam. Pada masa yang sama, tidak kira objek yang berfungsi sebagai model eksperimen – seseorang, nematoda, atau burung kecil yang dicat – setiap makhluk hidup menyembunyikan teka-teki kelahiran, penuaan, dan kematian. Selain itu, tumbuh-tumbuhan, di antaranya terdapat ephemers dan pemegang rekod yang tinggal pendek, menjadi saksi kepada kejatuhan Empayar Rom. Dan walaupun artikel oleh P. Yu Zhmylev, diterbitkan dalam Jurnal Biologi Am, memberi tumpuan kepada hubungan antara kehidupan tumbuhan dan program penuaan, sebenarnya kajian ini lebih luas. Jangka hayat tumbuh-tumbuhan, seperti yang dibuktikan oleh pelbagai fakta, boleh berubah di bawah pengaruh keadaan luaran dan diperbaiki semasa proses pemilihan sebagai sifat adaptif.Penuaan dianggap dari sudut pandangan sifat penyesuaian, yang mempunyai asal-usul yang berlainan dalam kumpulan tumbuhan yang berlainan.

Dari sudut pandangan yang sempit, usia tua adalah fenomena yang sangat jelas, ketika orang membayar pencen mereka dan kaki mereka tidak berjalan dengan baik. Dari sudut pandangan penyelidik, usia tua adalah konsep yang begitu rumit sehingga sukar untuk ditentukan. Dalam pengertian ini, tumbuh-tumbuhan merupakan objek yang sangat baik untuk penalaran, kerana di kalangan mereka juga diketahui wakil tahunan yang mati sejurus selepas berbuah, dan terdapat tumbuhan yang berpotensi abadi yang berkembang dan tumbuh sehingga beberapa kekuatan luar memusnahkannya. Di samping itu, sukar untuk membezakan antara individu-individu tumbuhan, memberikan bilangan proses vegetatif yang tidak terhingga, dan, dengan itu, untuk menentukan masa hayatnya. Dalam kes yang terakhir, definisi penuaan menjadi lebih filosofi daripada saintifik yang ketat.

Ahli sains moden membincangkan kira-kira 300 hipotesis penuaan, tetapi mereka cukup sesuai dengan tiga bidang utama. Kumpulan hipotesis pertama menunjukkan bahawa penuaan dan kematian adalah proses yang tertanam dalam genom. Individu yang tidak dapat hidup tidak dapat dihindari memberi ruang (ruang, sumber) kepada keturunan muda mereka.Oleh itu, Alam telah menjaga kesinambungan kehidupan, meletakkan program penuaan khusus dalam gen, iaitu perintah untuk pemusnahan diri. Realiti program penuaan disahkan oleh adanya bilangan pembatas sel (had Hayflick), penemuan kaunter telomerase untuk pembahagian sel. Walau bagaimanapun, P. Yu Zhmylev melaporkan bahawa tumbuhan tidak mungkin memberikan banyak fakta dalam menyokong kaunter bahagian sel yang diprogramkan itu. Walau bagaimanapun, dalam sesetengah tumbuh-tumbuhan didapati gen-gen yang bertanggungjawab terhadap penuaan daun. Gen penuaan daun di tumbuhan tahunan, contohnya, sorgum, terletak berdekatan dengan gen berbunga, jadi adalah logik untuk menganggap bahawa pembungaan tidak dapat dielakkan membawa kepada penuaan. Sambungan ini, bagaimanapun, tidak begitu jelas, sejak saat ini terdapat kira-kira 30 gen penuaan daun, yang merupakan rangkaian peraturan yang kompleks. Dan berbunga itu sendiri dikawal oleh sejumlah besar gen dan mungkin sama sekali tidak berkaitan dengan penuaan, seperti biasa untuk beras. Rupa-rupanya, tumbuhan tidak mempunyai alat genetik universal untuk umur panjang.

Kumpulan hipotesis kedua menghubungkan penuaan dengan pengumpulan secara beransur-ansur kesilapan rawak dalam ekspresi gen. Sesungguhnya, evolusi mencuba yang terbaik dan menyesuaikan diri dengan keadaan persekitaran, menimbulkan ketahanan terhadap penyakit, tetapi pada satu ketika organisme yang berfungsi dengan baik tidak lagi mencukupi untuk alam sekitar, ia adalah penuaan. Ini bermakna bahawa usia tua tidak dapat disesuaikan, bahawa ia adalah pengumpulan masalah dalam tubuh. Sebagai contoh, yang terkenal di kalangan ahli biologi rezuhovidka Arabidopsis thaliana dengan pengumpulan mutasi menjadi kurang stabil dan kurang produktif, syarat-syarat hidupnya dikurangkan.

Sebaliknya, pembaikan gen yang rosak diaktifkan dalam tumbuh-tumbuhan yang lama, bilangan mutasi berkurangan. Di samping itu, walaupun peningkatan jumlah mutasi somatik dijangka, "tumbuhan mungkin tidak menunjukkan tanda-tanda penuaan bahkan pada akhir hidup mereka. Jadi, pada pain berusia 5000 tahun Pinus longaeva tiada tanda penuaan mutasi. " Kedua-dua hipotesis pertama dan kedua secara logiknya wajar dan mempunyai sejumlah fakta yang mencukupi dalam senjata mereka, tetapi mereka bertentangan secara mendadak: dalam kes pertama, usia tua dianggap sebagai proses semulajadi, di kedua – satu stokastik.

Sebagai lanjutan semula jadi dan lanjutan dari hipotesis pengumpulan mutasi, konsep "soma pemulihan" dan idea-idea yang dekat dengannya telah dicadangkan. Tubuh mempunyai keupayaan yang terhad untuk memperbaiki kerosakan genetik: jika tumbuhan melemparkan semua kekuatannya untuk tumbuh bunga dan benih, maka hanya ada sumber yang tidak mencukupi untuk memperbaiki masalah di bahagian lain tanaman. Oleh itu, semasa berbunga, tumbuhan itu sendiri dengan cepat merosot, iaitu, tumbuh lama. Berdasarkan hipotesis ini, kos berbunga dan berbuah harus mengurangkan kehidupan tumbuhan. Sesetengah garisan kacang tanah ini adalah benar.

Fakta berikut juga diberikan: jika dalam tumbuhan yang membiak hanya sekali dalam kehidupan – monokarpik – mereka mengeluarkan bunga, tumbuhan tidak mati. Sebagai contoh, agave, biasanya memberikan satu pelarian generatif dalam tahun kedelapan hidup, boleh hidup sehingga 100 tahun jika tidak dibenarkan berbunga. Tetapi ada juga fakta yang bertentangan. Oleh itu, daripada 65 spesies tumbuhan yang banyak berbuah dalam kehidupan mereka, polikarpik, hanya dalam 15 spesies pokok, buah berbuah berkurang dengan usia (iaitu buah berbuah untuk penuaan). Baki 50 buah buah polikarpik meningkat dengan usia, iaitu, tiada penuaan semula jadi.

Hipotesis ketiga berpendapat bahawa penuaan adalah tempoh hidup yang hilang dengan pemilihan.Pemilihan ini direka untuk memastikan kejayaan reproduktif spesies, oleh itu pilihan masih apa yang berlaku selepas pembiakan dan survival anak yang berjaya. Lebih-lebih lagi: gen yang menjayakan kejayaan reproduktif pada masa mudanya, mungkin membahayakan tubuh. Untuk mengesahkan hipotesis ini, adalah perlu untuk membandingkan keberkesanan berbuah dan kadar kematian berikutnya. Semakin berjaya buahnya, semakin cepat organisma "ketinggalan zaman" harus menjadi tua. Hipotesis ini disokong oleh fakta dan pengiraan, termasuk contoh dari kehidupan tumbuhan. Walau bagaimanapun, terdapat contoh yang tidak sesuai dengan hipotesis ini. Jadi, penuaan Tui (Thuja occidentalis) tidak bergantung pada kadar pematangan benih, tetapi pada keadaan pertumbuhan.

Nampaknya tumbuh-tumbuhan herba hidup sedikit, pokok renek – lebih banyak, dan pokok-pokok – yang paling lama. Secara umum, trend ini betul, dan ini merupakan asas untuk mewakili evolusi tumbuhan dari pokok-pokok yang tinggal lama ke rumput yang tinggal pendek. Tetapi Alam menentang skema yang sederhana dan tidak jelas: di antara pohon-pohon terdapat banyak wakil yang berumur pendek. Jadi, poplar (Populus nigra) hidup 40-80 tahun, dan tumbuh-tumbuhan semak boleh hidup selama berabad-abad – contohnya, keranda serigala (Daphne mezerium) hidup 200 tahun, mawar liar (Canina Roas) – 400 tahun.

Rumput tua juga tidak kalah dengan pokok dalam jangka hayat: anemia (Annemone speciosa) boleh hidup sehingga 339 tahun, underwood (Sanicula europaea) – 221 tahun. Lebih-lebih lagi, dalam tumbuh-tumbuhan penyebaran vegetatif, contoh-contoh klon yang berpotensi abadi, seperti elodea, duckweed atau bracken fern, dibincangkan. Dalam kes ini, klon tumbuh-tumbuhan penyebaran vegetatif mungkin akhirnya menjadi tua dan merosot. Sama ada mereka tua atau tidak bergantung kepada keadaan luaran.

Dalam beberapa spesies tumbuhan, penuaan tidak diketahui sama sekali (ini tidak bermakna bahawa tumbuhan ini tidak mati!) – ia adalah plantain, leek, kermek, dan lain-lain. Dalam populasi tumbuhan ini, kematian tidak meningkat dengan umur, keamatan reproduksi dan kestabilan organisme tidak berkurang . Kilang itu tumbuh lama atau tidak, tetapi lambat laun tumbuhan itu mati, dan bagi setiap spesies, masa yang ketatnya diukur: kehidupan tumbuhan, sebagai peraturan, sehingga 7 tahun, dan pokok pinus telah lama hidup – sehingga 5 ribu tahun. Kepada tumbuh-tumbuhan yang tahan lama dan rumput tahunan, mati secara sukarela dengan kemunculan musim sejuk atau musim buruk yang lain.

Bagaimanakah evolusi dapat membentuk tempoh hidup ini dalam tumbuh-tumbuhan – usia tua? Lagipun, selalunya kematian tumbuhan berlaku disebabkan perubahan dalam keadaan luaran, dan bukan kematian semula jadi organisma.Dalam erti kata lain, tempoh ini adalah jelas dari pengaruh pemilihan semula jadi. Jangka hayat tumbuhan umumnya boleh dikendalikan semata-mata oleh perubahan dalam suhu udara, dan contoh yang meyakinkan diberikan. Rupa-rupanya, bagi setiap spesies tumbuhan dicirikan oleh variasi yang sangat luas dari segi kehidupan, dan ciri ini berada di bawah kendali keadaan luaran.

Untuk menganjurkan pelbagai tumbuhan dengan jangka hayat yang berbeza P. Yu Zhmylev mencadangkan pengkelasan yang mudah. Ia mencerminkan nisbah segi kehidupan, penuaan dan bilangan mekar.

1. Perennial, berbuah banyak kali dalam kehidupan dengan penuaan secara beransur-ansur.
2. Perennials, berbuah banyak kali dalam hidup tanpa penuaan.
3. Perennial, berbuah sekali dalam seumur hidup dengan penuaan yang cepat selepas berbuah.
4. Maloletniki, berbuah banyak kali dalam kehidupan dengan penuaan secara beransur-ansur.
5. Maloletniki, berbuah banyak kali dalam kehidupan tanpa penuaan.
6. Maloletniki, berbuah sekali dalam seumur hidup dengan penuaan yang cepat selepas berbuah.
7. Maloletniki, berbuah sekali dalam seumur hidup, mati di bawah pengaruh keadaan luaran tanpa penuaan.

Pelbagai "gaya hidup" semacam itu membawa kepada idea pelbagai laluan untuk kemunculan usia tua di tumbuh-tumbuhan dan pelbagai asal tumbuhan herba.

Sumber: P. Yu. Zhmylev. Evolusi panjang umur tumbuhan: fakta dan hipotesis // Jurnal Biologi Am. Vol 67, 2006. No. 2, ms. 107-119.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: