Pri slovnom spojení potravový reťazec si každý predstaví kruhovú schému, v ktorej šípka smeruje od rastlín k hmyzu a ďalej k ostatným živočíšnym druhom. Existuje však zaujímavá skupina rastlín, pre ktoré toto poradie neplatí. Voláme ich mäsožravé rastliny.
Mäsožravosť je v prípade rastlín schopnosť znehybniť hmyz v pasci, rozložiť jeho schránku pomocou enzýmov, vstrebať rozpustené nutrienty a následne zvýšiť mieru fotosyntézy v organizme. Tieto fyziologické procesy nájdeme aj pri rastlinách, ktoré neoznačujeme ako mäsožravé. Rozdiel je ten, že pri mäsožravkách tvoria koordinovaný kolobeh.
Výhodný model prežitia
Čo vlastne viedlo rastliny k tomu, aby sa rozhodli pre mäsožravosť? Aké životné podmienky favorizujú vznik mäsožravosti? Týmito otázkami sa zaoberal Thomas J. Givnish, ktorý v roku 1984 prišiel s modelom nákladov a benefitov (z angl. cost/benefit model). Tento model vysvetľuje, prečo sa mäsožravé rastliny najviac vyskytujú na slnečných a vlhkých stanovištiach s nízkym obsahom živín. V týchto podmienkach totiž potenciálne benefity mäsožravosti prevyšujú energetické náklady vynaložené na výstavbu pascí.
Na porovnanie – pokiaľ by rastlina rástla v pôde s dostatkom živín, investovať do morfologickej prestavby listu by bolo pre ňu energeticky nevýhodné a minerály by prijímala klasickou cestou cez korene. Rovnako nevýhodná by bola investícia do mäsožravosti na tienistých a suchých stanovištiach. Minerály získané rozkladom hmyzích schránok by nemali taký vplyv na fotosyntetickú aktivitu rastliny, ktorá by bola zároveň limitovaná aj nedostatkom svetla a vody. Givnish okrem toho uvádza, že v slnečných a vlhkých podmienkach sa vyskytujú aj väčšie populácie hmyzu, ktoré sa môžu následne ocitnúť v pasciach mäsožravých rastlín.
História miliónov rokov
Na genetickej úrovni ide o opätovné použitie génov, ktoré boli súčasťou obranných mechanizmov proti patogénom a bylinožravcom pri krytosemenných rastlinách. Dávny predok mäsožravých rastlín žijúci v nehostinných podmienkach sa teda riadil heslom udržateľnosti využi to, čo už máš doma.
Dôležitou skutočnosťou je, že mäsožravosť rastlín sa nevyvinula jedenkrát, ale jedenásťkrát (Fleck et al., 2023). Momentálne je vo svete identifikovaných viac ako 800 druhov mäsožravých rastlín a každý rok k nim pribúdajú ďalšie. Tieto druhy sú rozdelené do piatich radov, 12 čeľadí a 19 rodov.
Keď sa zameriame len na rad klinčekotvaré (Caryophyllales), môžeme povedať, že všetky mäsožravé rastliny v tomto rade majú jedného spoločného predka. Ten žil pred 83 miliónmi rokov (Magallón et al., 2015) a mal mnohobunkové žľazy vylučujúce lepkavé výlučky alebo soli. Tieto žľazy nachádzame aj pri nemäsožravých rodoch ako Plumbago, Limonium a Tamarix. V rámci evolučného procesu sa tieto žľazy presunuli z kvetnej oblasti na listy a neskôr sa pretvorili na efektívne pasce. Na svojej ceste od jednoduchých lepivých žliaz po multifunkčné tentakuly rodu Drosera nadobudli tieto pletivá schopnosť vstrebávať živiny a reagovať na mechanické alebo chemické stimuly.
Dokonalé pasce
Evolučne mladšie sú pohyblivé pasce mucholapky. Tie sa zrejme vyvinuli z lepivých pascí typických pre rod Drosera. V rámci evolučnej premeny sa zredukovala dĺžka stopiek tentakúl a naopak rozšírila sa čepeľ listu umožňujúca vznik tráviacej dutiny. Okrem toho sa okrajové tentakuly premenili na zuby pasce. Tieto dlhé zelené výčnelky pomáhajú hermetickému uzavretiu. Iné tentakuly sa zmenili na spúšťacie chĺpky, ktoré majú mimoriadne dôležitú funkciu v rámci chytania koristi. Ako názov napovedá, ich podráždením sa aktivuje proces uzavretia pasce. Mucholapka podivná (Dionea muscipula) je schopná pri absencii inhibítorov uzavrieť korisť v pasci za 0,3 sekundy.
Vedci predpokladajú, že evolúcia krčiažnikov bola komplikovanejšia než jednoduchý presun alebo skrátenie tentakúl. Najskôr došlo k zapusteniu mnohobunkových žliaz dovnútra listu s následným prekrytím vrstvou epidermálnych buniek. V ďalšej fáze vývinu došlo k zrolovaniu listu a spojeniu okrajov (epiascidiácia). Schopnosť zadržiavať vodu a absorbovať z nej živiny predstavovala pre rastliny žijúce v pôde chudobnej na živiny veľkú evolučnú výhodu. Podľa Barrieho E. Junipera a jeho kolegov (1989) postačujú aj malé zmeny v genóme, aby sa plochý list zmenil na uzavretý krčah. Na základe fylogenetických rekonštrukcií existuje silná podpora pre hypotézu, že aj krčiažniky sa vyvinuli z toho istého prapôvodného predka ako rosičky a mucholapky.
Text a foto Mgr. Veronika Mikitová
Ústav genetiky a biotechnológií rastlín
Centrum biológie rastlín a biodiverzity SAV, v. v. i.
Článok vznikol v spolupráci s platformou Mladí vedci SAV.
