İnsanlar, aşırı hava koşullarına uyum sağlayabilmek için bitkilerle "konuşabilir" mi?

Cambridge Üniversitesi'nin Sainsbury Laboratuvarı'ndaki bitki bilimcilerden oluşan bir ekip, bitkilerle iletişim kurmak için ışık tabanlı mesajlaşmayı kullanarak bu hayali gerçeğe dönüştürmek istedi.

Tütün bitkileri üzerinde yapılan ilk laboratuvar deneyleri, bitkilerin doğal savunma mekanizmasının (bağışıklık tepkisi), ışığın bir uyarıcı (haberci) olarak kullanılmasıyla tetiklenebileceğini gösterdi.

Araştırmacılar, ışığı bir haberci olarak kullanarak, bitkilerin insanlarla (veya tam tersi) iletişim kurmasını sağlayan araçlar geliştirmek için çalışıyor. 

Günlük insan yaşamında ışık, trafik sinyallerinde ve yaya geçidi ışıklarında olduğu gibi iletişim için kullanılıyor. 

Araştırma lideri Dr. Alexander Jones "Bitkileri yaklaşmakta olan bir hastalık salgınına veya haşere saldırısına karşı uyarabilirsek, bitkiler daha fazla hasarı önlemek için doğal savunma mekanizmalarını harekete geçirebilecektir. Ayrıca bitkileri, sıcak hava dalgaları veya kuraklık gibi yaklaşan aşırı hava olayları hakkında da bilgilendirebiliriz, bu da onların büyüme düzenlerini değiştirmelerine veya su tutmalarına olanak tanıyabilir. Daha verimli ve sürdürülebilir tarım uygulamalarının yanı sıra kimyasallara olan ihtiyacın azalmasına da yol açabilir" ifadelerini kullandı. 

Daha önce, Cambridge Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, bitki hücreleri düzeyinde olup bitenleri gerçek zamanlı olarak görsel olarak iletmek amacıyla floresan ışığı kullanarak biyolojik veya kimyasal reaksiyonları ölçen bir dizi biyosensör geliştirdi.

Bu sensörler, bitkilerin çevresel streslere nasıl tepki verdiğini ortaya koyuyor; bu da bitkilerin insanlarla iletişim kurduğu anlamına geliyor.

Yeni çalışma, bitkilerdeki belirli genleri aktive etmek (örneğin savunma mekanizmalarını uyarmak) için belirli ışık koşullarını kullanarak çalışan 'Highlighter' adı verilen bir aracı tanıtıyor. Bu durum insanın bitkilerle konuşmasına benzetilebiliyor.

Cambridge Üniversitesi Sainsbury Laboratuvarı'nda çalışırken 'Highlighter' aracını tasarlayan Bo Larsen, bitkiler için özel olarak tasarlanmış ışık kontrollü bir gen ekspresyon sistemi (optogenetik sistem) tasarlayarak bilim adamlarını bitkilerle konuşma hedefine bir adım daha yaklaştırdı. 

Optogenetik, belirli bir süreci etkinleştirmek veya devre dışı bırakmak için ışığı kullanan bir teknolojiyi teşkil ediyor. 

Dr. Jones, "Işık uyarıcıları ucuz, toksik değildir ve yüksek hassasiyetle uygulanabilir" dedi. 

Araştırmaya göre, bitkilere bir 'Highlighter' cihazı yerleştirildiğinde, 'belirli bir mekanizmayı' aktive etmek ve devre dışı bırakmak amacıyla genlerin belirli bölgelerine minimal ışık sinyalleri gönderiliyor.

Dr. Jones, şunları söyledi:

Highlighter aracı, bitkilerde optogenetik araçların geliştirilmesinde ileriye doğru atılmış önemli bir adımdır ve yüksek hassasiyetli genetik kontrol, bitki biyolojisi ile ilgili çok çeşitli temel soruları incelemek için uygulanabilir. Bunun yanı sıra, farklı görsel özelliklere sahip olan bitkilerle çalışmaya yönelik giderek artan araç yelpazesi, verimin iyileştirilmesi için heyecan verici fırsatlar yaratabilir. Örneğin, gelecekte bir bağışıklık tepkisini tetiklemek için bir ışık durumunu kullanabiliriz ayrıca çiçek açma veya meyve olgunlaşması gibi bitkilerdeki belirli bir özelliği zamanlamak için başka bir ışık uyarıcısını kullanabiliriz.

*Söz konusu araştırma Plos Biyoloji dergisinde yayımlandı.