#GeleceğinTrendleri: Tırtıl saldırısı! Domatesler elektrikle alarm veriyor

Biyologlar, meyvelerin bir tür “bitki sinir sistemine” bağlı olduğunu bildiriyor: Domatesler tırtıllar tarafından yenmeye başlandığında, ana bitkilere elektriksel uyarı sinyalleri gönderirler; bu yapay zeka kullanılarak yapılan tepki analizi ile ortaya çıktı. Sinyal iletimi, görünüşe göre tüm bitkide biyokimyasal alarm reaksiyonlarını tetikleyebilir, böylece savunma önlemleri yoluyla daha fazla saldırılara karşı kendisini hazırlayabilir. Bilim insanları, bu sisteme ilişkin daha ayrıntılı kavrayışların, yenilikçi bitki koruma stratejilerinin geliştirilmesine yol açabileceğini söylüyor.

Beni orada çimdikleyen nedir? Bilindiği gibi, dokunma tahrişleri veya ağrılar bizi tehlikelere karşı uyarabilir ve savunma tepkilerini tetikleyebilir. Bazen bir sivrisineğin kanımızı emmeye çalıştığını fark ederiz ve hemen oraya elimizi vururuz. Bu, sinir sistemimiz tarafından beynimize elektriksel iletilen cilt tahrişi uyarısı ile mümkün olur. Bitkilerin sinirleri olmasa da, son yıllarda yapılan araştırmalar onların da bilgi iletmek için elektrik sinyallerini kullandıklarını göstermiştir. Sinirlerin işlevi, bitkide su ve besin maddelerini taşıyan ve paylaştıran damarlar tarafından üstlenilir. Akım yüklü moleküllerin salgılanması ile bu uzun mesafeli hatlar, sinirler gibi, bitkinin birbirinden uzak kısımları arasında elektrik sinyallerini iletebilir.

Bitki “sinir sistemi” hedefte

Önceki çalışmalar, yapraklar zarar gördüğünde elektriksel uyarılar gönderdiklerini ve bunun bitkide sistemik tepkilere yol açtığını göstermiştir. Bu sinyal iletimlerinin tam anlamı ve işlevi hala çok az araştırılmıştır. Şimdiye kadar meyvelerin bu iletişim ağına ne ölçüde bağlı olduğu da bilinmiyordu. Buradaki özellik, fotosentetik aktif yaprakların aksine, bu organlara yalnızca besin aktarılmasıdır – onlar damar sisteminin tek yönlü yolları gibi görünüyorlar. Brezilya’daki Pelotas Federal Üniversitesi’nden Gabriela Niemeyer Reissig, “Buna rağmen meyveler de bitkinin canlı parçalarıdır ve muhtemelen, önceden düşündüğümüzden daha fazla karmaşık işlevseldir” diyor.

Bu organların da elektrik sinyalleriyle ana bitki ile ne ölçüde iletişim kurduğunu ortaya çıkarmak için, kendisi ve meslektaşları domates bitkileri üzerinde çalışmalar yaptı. Kırmızı yapıları bir sebze olarak kabul edilse de, ancak botanik açıdan bir “çok çekirdekli” meyvedir – bir kavun, karpuz, kabak, salatalık ve narenciye türleri gibi. Elektrik potansiyelindeki değişiklikleri kaydetmek için araştırmacılar, meyveyi bitkiye bağlayan dalların uçlarına elektrotlar bağladılar. Daha sonra domateslerin üzerine, 24 saat boyunca yemelerine izin verilen haşereler bıraktılar. Bunlar, domates, çilek ve benzerlerine olan iştahları ile ünlü olan baykuş kelebek tırtıllarıydı.

Araştırmacılar, istila öncesi, sırası ve sonrasında elektriksel reaksiyonları karşılaştırmak için makine öğrenme yöntemlerini kullandılar. Bu yapay zekâ biçimi, sinyallerdeki desenleri tespit edebiliyor. Araştırmacıların bildirdiği göre, analizler saldırıdan önceki ve sonraki sinyaller arasında belirgin bir fark olduğunu gösterdi. Niemeyer Reissig, “Meyvelerin, tırtıl saldırısı gibi tehditleri bitkinin diğer bölümlerine iletebildiğini ve muhtemelen bu şekilde başka bölümleri de aynı saldırıya hazırlayabileceğini belgeleyebildik” diyor. Bu, daha ileri araştırma sonuçlarından ortaya çıktı: Bilim insanları, denek bitkilerinde hidrojen peroksit salınımı gibi tipik biyokimyasal alarm reaksiyonlarını kaydettiler. Bu reaksiyonların, bitkilerin tırtılların verdiği zarardan uzak olan kısımlarında da tetiklendiği ortaya çıktı.

Bilim insanları, sonuçların sistemin bir temel iç görüntüsünü sağladığını vurguluyor: şimdiye kadar yapılan ölçümler yalnızca elektriksel sinyal iletimi hakkında genel bir izlenim sağlıyor. Ancak gelecekte yapay zekâ ile bitkinin bilgi sistemini daha da kesin bir şekilde deşifre etmek istiyorlar. Ayrıca, domateslerin tepkileri, diğer bitki türlerinde de ne ölçüde meydana geldiğini veya gelmediğini ve çeşitli tehdit türlerinde farklılıklar olup olmadığını araştırmak istiyorlar.

Araştırmacılar, bitkilerdeki elektrikli sinyal iletilerinin araştırılması tarımda teşhis için bile yararlı olabileceğini söylüyor: “Bizimki gibi çalışmalar ilerlerse ve açık ortamlarda elektrik sinyallerini ölçme teknikleri daha da geliştirilebilirse, haşere istilasını erken tespit etmek, daha az agresif kontrol önlemleri ve daha hassas böcek yönetimi mümkün olabilir”, diyor Niemeyer Reissig. Bilim adamı, “Bitkilerin meyveleriyle nasıl etkileşime girdiğini anlamak, meyvelerin kalitesini, haşerelere karşı direncini veya hasattan sonraki raf ömrünü iyileştirmek için sistemin olumlu etkilenebileceği yolları da ortaya çıkarabilir” diyor bilim kadını.

Nizamettin Karadaş

Bu yazı tweet zinciri olarak da yayınlandı:

#GeleceğinTrendleri
Tırtıl saldırısı! Domatesler elektrikle alarm veriyor

Biyologlar, meyvelerin bir tür “bitki sinir sistemine” bağlı olduğunu bildiriyor: pic.twitter.com/Jzat2G93tr

— Nizamettin Karadaş (@kpaxn) July 21, 2021

Kaynaklar:

Frontiers, Araştırma metni: Frontiers in Sustainable Food Systems

Wissenschaft.de , 20.07.2021