Taimed suhtlevad üksteisega seenepõhise interneti teel

 (2)
Taimed suhtlevad üksteisega seenepõhise interneti teel
Foto: depositphotos.com

Sinu jalge all on peidus informatsiooni kiirtee, mis võimaldab taimedel omavahel suhelda ja üksteist aidata. See kiirtee koosneb seentest. See on informatsiooni kiirtee, mis kiirendab suhtlust tohutu ja tõeliselt mitmekesise indiviidide populatsiooni vahel. See võimaldab üksikolenditel omavahel suhelda ja üksteist aidata ka suurtest kaugustest hoolimata. Kuid lisaks sellele võimaldab see neil toime panna uut sorti kuritegusid.

Ei, me ei räägi siinkohal inimestest ega internetist, vaid seentest. Kuigi söögiseened on meie jaoks seenorganismide kõige äratuntavam osa, koosneb enamik seente ehitusest hoopis õhukeste niitide massist, mida tuntakse mütseeli ehk seeneniidistiku nime all. Me teame nüüd, et need niidid täidavad omamoodi maa-aluse interneti aset, luues sideme erinevate taimede juurte vahel. See puu sinu aias on tänu mütseelile tõenäoliselt ühenduses põõsaga, mis asub puust mitme meetri kaugusel.

Mida rohkem me nende maa-aluste võrgustike kohta teada saame, seda rohkem peab muutuma ka meie üldine arusaamine taimedest. Taimed teevad midagi enamat peale lihtsalt ühes kohas kasvamise. Seeneniidistikuga ühendusse astumise teel saavad nad aidata oma naabreid toitainete ja informatsiooni jagamise teel - või saboteerida soovimatuid taimi seeläbi, et levitavad võrgustiku kaudu mürgiseid kemikaale. Tuleb välja, et sellel "ülemetsalisel võrgul" on olemas isegi oma versioon küberkuritegudest.

Seotud lood:

Umbes 90% kõigist maismaataimedest on seentega sümbiootilises suhtes. 19. sajandi Saksa bioloog Albert Bernard Frank pakkus välja sõna "mükoriisa" kirjeldamaks sellist partnerlust, kus seen moodustab koloonia otse taimejuurel.

Seeni on nimetatud "Maa looduslikuks internetiks"

Mükoriissete suhete puhul varustavad taimed seeni toiduga süsivesikute kujul. Vastutasuks aitavad seened taimedel imada vett ning varustavad taimi mütseelide kaudu selliste vajalike toitainetega nagu fosfor ja lämmastik. Juba 1960ndatest aastatest alates on olnud selge, et mükoriisa aitab taimedel paremini kasvada.

Seeneniidistik tugevdab ka peremeestaime immuunsüsteemi. Põhjuseks on see, et kui seen moodustab taime juurel koloonia, siis käivitab see taimes ka kaitseotstarbeliste kemikaalide tootmise. Need kemikaalid muudavad hilisemad immuunsüsteemi reaktsioonid kiiremaks ja tõhusamaks. Seda nähtust kutsutakse ka aktiveerimiseks. Juba üksnes mütseelivõrgustikuga ühenduse loomine muudab taimed resistentsemaks paljude haiguste vastu.

Kuid see pole kõik. Me teame nüüd ka seda, et mükoriisa ühendab isegi selliseid taimi, mis võivad üksteisest üpris kaugel paikneda. Seeneteadlane Paul Stamets kutsus seda "Maa looduslikuks internetiks" 2008. aastal TED-i konverentsil peetud kõnes. Talle tuli see mõte esmakordselt pähe 1970ndatel, kui ta uuris seeni elektronmikroskoobi abil. Stamets märkas sarnasusi mütseeli ja ARPANET-i - Ühendriikide kaitseministeeriumi loodud algse interneti eelkäija - vahel.

Filmisõpradele võib see meenutada James Cameroni 2009. aasta hittfilmi "Avatar". Filmi tegevus leiab aset metsaga kaetud kuul, kus kõik organismid on omavahel ühenduses. Nad suudavad üksteisega suhelda ja ühiselt ressursse jagada tänu "erakordsele elektrokeemilisele suhtlusele puujuurte vahel". Paistab, et see idee peab omamoodi paika ka päris maailmas.

Seenepõhise interneti võimete hindamiseks on kulunud aastakümneid. 1997. aastal leidis Vancouveris asuva British Columbia ülikooli professor Suzanne Simard ühe kõige esimestest sellekohastest tõenditest. Ta tõestas, et ebatsuuga ja paberikask suudavad mütseeli kaudu üksteisele süsinikku edasi kanda. Teisedki teadlased on hiljem näidanud, et taimed võivad samal moel omavahel lämmastikku ja fosforit vahetada.

Need taimed ei ole tegelikult eraldiseisvad isendid

Simard usub nüüd, et suuremad puud aitavad väikemaid ja nooremaid, kasutades selleks seenepõhist internetti. Ta arvab, et ilma selleta ei püsiks paljud noored seemikud elus. 1997. aastal korraldatud uuringus said varju all kasvavad seemikud - millel esines toitainepuudust teistest sagedamini - doonorpuudelt ka vastavalt rohkem süsinikku.

"Need taimed ei ole tegelikult eraldiseisvad isendid selles mõttes, nagu Darwin kirjeldas loodusliku valiku teel tugevamate ellujäämist," ütles Simard 2011. aasta dokumentaalfilmis "Do Trees Communicate?" "Tegelikult on puud omavahelises suhtluses ja üritavad aidata üksteisel elus püsida."

Siiski on vaieldav, kui kasulikud need toitainete ülekanded ka tegelikult on. "Me teame kindlalt, et ülekanne leiab aset, aga pole sugugi selge, kui suur on selle ulatus," ütleb Suurbritannias asuva Cardiffi ülikooli professor Lynne Boddy.

Kuni selle küsimuse üle vaieldakse, on teised teadlased leidnud tõendeid, et taimed võivad teha midagi veelgi uskumatumat - mütseeli teel suhelda. 2010. aastal avastas Lõuna-Hiinas asuva Guangzhou põllumajandusülikooli professor Ren Sen Zeng, et kui taimede külge kinnituvad kahjulikud seened, vallanduvad taimedest mütseeli kaudu keemilised signaalid, mis nende naabreid hoiatavad.

Tomatitaimed võivad kaitsereaktsioone "pealt kuulata"

Zengi teadlaste meeskond kasvatas pottides kahekaupa tomatitaimi. Osadel taimedel lasti moodustada mükoriisa.

Kui seeneniidistik oli kindlalt paigas, piserdati igas taimepaaris ühe tomatitaime lehti Alternaria solani seenega, mis põhjustab taimedes kuivlaiksust. Eksperimendis kasutati õhukindlaid kilekotte, et takistada õhu kaudu kemikaalidega edastatavaid taimedevahelisi signaale.

65 tundi hiljem üritas Zeng nakatada iga taimepaari teist isendit. Ta avastas, et kuivlaiksuse puhang oli seekord palju hõredam ning kui haigus esineski, oli selle põhjustatud kahju märkimisväärselt väiksem kui esimeste taimede puhul, millel mütseel puudus.

"Me jõudsime järeldusele, et tomatitaimed suudavad kaitsereaktsioone „pealt kuulata" ning suurendada oma resistentsust haiguste ja potentsiaalsete patogeenide vastu," kirjutasid Zeng ja tema kolleegid. Mükoriisa suudab seega lisaks taimede vahel toitainete jagamisele ka aidata neil end kaitsta.

Ja seda ei tee üksnes tomatid. 2013. aastal tõestas Aberdeeni ülikooli professor David Johnson koos kolleegidega, et põldoad kasutavad samuti seeneniidistikku, et ennetada lähenevaid ohte - kõnealusel puhul näljaseid lehetäisid.

Johnson avastas, et põldubade seemikud, mida lehetäid parajasti ei rünnanud, aga mis olid rünnatavate taimedega seenevõrgustiku teel ühendatud, käivitasid siiski oma lehetäivastased keemilised kaitsemehhanismid. Ilma mütseelita taimed seda ei teinud.

"Nende taimede vahel käis mingisugune signaalide vahetamine hoiatamaks ohtlike lehetäide eest ja need signaalid edastati mükoriissete mütseelivõrgustike kaudu," ütleb Johnson.

Kuid sarnaselt inimeste loodud internetiga on ka seentepõhisel internetil oma hämar külg. Meie internet õõnestab privaatsust ja võimaldab tõsiste kuritegude toimepanekut - ning sageli laseb levida ka arvutiviirustel. Samamoodi tähendavad ka taimede seeneühendused seda, et nad pole kunagi päriselt üksi ja pahatahtlikud naabrid võivad neile kahju teha.

Esiteks oskavad mõned taimed üksteiselt selle interneti vahendusel varastada. Olemas on taimed, millel puudub klorofüll, mistõttu ei suuda nad erinevalt enamikust taimedest fotosünteesi teel endale energiat toota. Mõned neist taimedest, nagu näiteks lumeorhidee, saavad vajaliku süsiniku kätte kasvavatelt puudelt seeneniidistiku teel, millega mõlemad on ühendatud.

Teised orhideed varastavad ainult siis, kui see neile sobib. Need "miksotroofid" võivad küll läbi viia fotosünteesi, aga "varastavad" ka süsinikku teistelt taimedelt, kasutades selleks neid kõiki ühendavat seeneniidistikku.

See ei pruugi eriti halvasti kõlada, aga taimede küberkuriteod võivad olla palju kohutavamad kui mõni pisivargus.

Taimed peavad võistlema oma naabritega selliste ressursside pärast nagu vesi ja valgus. Selle lahingu osana vallandavad mõned taimed ka kemikaale oma võistlejate kahjustamiseks.

See "allelopaatia" on üpris levinud puude, sealhulgas akaatsiate, läänetseltiste, Ameerika metsviigipuude ja mitmete eukalüptiliikide puhul. Need puud vallandavad aineid, mis kas vähendab teiste taimede suutlikkust ümbruses juurduda või kahandab mikroobide levikut juurte läheduses.

Mõnede skeptilisemate teadlaste arvates ei aita allelopaatia neid ebasõbralikke taimi eriti palju. Teadlased ütlevad, et kahjulikud kemikaalid imenduvad pinnasesse või lagunevad mikroobide toimel juba enne, kui need kaugele levida jõuavad.

Kuid võib-olla suudavad taimed sellest probleemist mööda hiilida maa-aluste laiaulatuslike seenevõrgustike kasutamisega. 2011. aastal asus keemik ja ökoloog Kathryn Morris koos kolleegidega seda teooriat proovile panema.

Morris, neiupõlvenimega Barto, kasvatas saialilli anumates koos mükoriissete seentega. Anumatesse olid paigutatud võrguga ümbritsetud silindrid, mille augud olid piisavalt väikesed, et eemale hoida teiste taimede juuri, aga piisavalt suured mütseeli sisselaskmiseks. Pooli silindreid pöörati regulaarselt, et takistada neis püsivate seeneniidistike moodustumist.

Meeskond otsis silindrites sisalduvast mullast jälgi kahest ühendist, mida saialilled tekitada suudavad. Need ühendid võivad aeglustada teiste taimede kasvu ja tappa nematoodseid usse. Silindrites, kus seente kasvamist võimaldati, olid nende kahe ühendi tasemed 179% ja 278% suuremad kui ilma seenteta silindrites, mis aga osutab sellele, et mütseelid aitasid tõepoolest mürke transportida.

Meeskond hakkas seejärel mõlemast anumast pärit mullas kasvatama noori salatitaimi. 25 päeva möödumise järel kaalusid mürgirikkamas mullas kasvanud taimed 40% vähem kui need, mis olid kasvanud mütseelist eraldatud mullas. "Need eksperimendid näitavad, et seenevõrgustikud suudavad transportida kemikaale piisavalt suures kontsentratsioonis, et mõjutada teiste taimede kasvu," ütles Morris, kes tegutseb nüüd Cincinnatis Xavieri ülikoolis.

Mõned on selle väite vastuseks vaielnud, et kemikaalid ei pruugi laborist väljaspool sama tõhusalt mõjuda. Saksamaal asuva Berlin Free University ülikooli professor Michaela Achatz asus kolleegidega otsinguile, et leida sarnane tulemus ka vabas looduses.

Üks parimaid dokumenteeritud näiteid allelopaatiast on Ameerika must pähklipuu. See puu tõkestab paljude teiste taimede kasvu, sealhulgas ka kartulite ja kurkide oma, vallandades lehtede ja juurde kaudu kemikaali nimega juglone.

Achatz ja ta meeskond paigutasid pähklipuude ümber potid, millest osadesse oli seenevõrgustikel võimalik tungida. Just need potid sisaldasid ligi neli korda rohkem kõnealust kemikaali kui potid, mida pidevalt pöörati, et takistada seenevõrgustike teket. Juglone-rikkasse mulda istutatud tomatitaimede juured kaalusid keskmisega võrreldes 36% vähem.

Mõned iseäranis nutikad taimed võivad isegi mõjutada läheduses asuvat seenekooslust. Uuringud on näidanud, et pöörisjumikas, tuulekaer ja pehme luste võivad kõik muuta seenekooslust mullas. Morrise kohaselt võimaldab see neil taimedel paremini sihikule võtta konkureerivaid liike ja kasutada mürgiseid kemikaale, et soosida selliste seente kasvu, millega mõlemad taimed ühenduse luua võivad.

Ka loomad võivad seente internetti ära kasutada. Mõned taimed toodavad ühendeid, millega juurte ligi meelitada kasulikke baktereid ja seeni, aga neid signaale võivad tajuda ka putukad ja ussid, kes otsivad söömiseks maitsvaid juuri. 2012. aastal pakkus Morris välja, et signaale edastatavate kemikaalide liikumine mütseelide kaudu võib tahtmatult kuulutada taime kohalolu loomadele. Ta lisab aga, et paraku ei ole seda eksperimendi käigus veel tõestatud.

Üha kasvava tõendite hulga taustal on paljud bioloogid hakanud kasutama mõistet "ülemetsaline võrk" (ingl wood wide web) kirjeldamaks suhtlusteenust, mida seened pakuvad taimedele ja teistele organismidele.

"Need seenevõrgustikud muudavad taimede- ja isegi liikidevahelise suhtluse kiiremaks ja tõhusamaks," ütles Morris. "Sageli me sellele ei mõtle, sest näeme tavaliselt ainult seda, mis on maapinnal. Kuid enamik nähtavatest taimedest on ühenduses ka maa all, mitte otseselt juurte, vaid mütseelivõrgustiku abil."

Seenepõhine internet ilmestab üht ökoloogia suurimat õppetundi: pealtnäha eraldiseisvad organismid on sageli omavahelises seoses ja võivad üksteisest sõltuda. "Ökoloogid on juba mõnda aega teadnud, et organismid on arvatust rohkem seotud ja suuremas sõltuvuses," ütleb Boddy. Ülemetsaline võrk on pealtnäha oluline osa taimedevaheliste sidemete moodustumisest.Autor: Nic Fleming

Allikas: BBC

Tõlkis: Joonas Orav

Loe lisaks: Taimed, mis aitavad luua koju head energiat, rahu ja puhast õhku

Taimede maagilised omadused: millised taimed toovad õnne ja millistest tasub hoiduda?

Millised taimed sobivad kõige paremini sinu tähemärgile?

KOMMENTEERI!