Vrby z hor se chrání před sluncem, vrby z nížin zase bojují s hmyzem

Během evoluce se rostliny naučily vytvářet ohromující množství nejrůznějších chemických látek, tzv. metabolitů. Používají je k přizpůsobení se nepříznivým podmínkám prostředí či k ochraně před býložravci a patogeny.  Zatímco dosud věda zná více než dvě stě tisíc takových látek, současný technologický pokrok jich umožní objevit násobně více. Kde se ale vzala tak obrovská chemická rozmanitost? Proč rostliny produkují tolik rozličných metabolitů? Tyto otázky rozkrývá tým Martina Volfa z Biologického centra Akademie věd ČR. V aktuální publikaci v odborném časopise Ecology Letters se jeho tým zaměřil na to, jaké vlivy podporují evoluci této fascinující chemické různorodosti rostlin.

Obr. Sběr vysokohorských vrb.

Čeští biologové, s nimiž na výzkumu spolupracovali vědci z Dánska, Německa, Finska, Velké Británie, USA a Panamy, studovali druhy vrb rostoucí v různých nadmořských výškách, a to v nížinách v České republice a v horských oblastech rakouských Alp. Jejich výsledky ukazují, že rostliny v různých nadmořských výškách volí různé chemické strategie, aby se co nejlépe vyrovnaly s typem stresu, kterému čelí.

Obr. Vysokohorské vrby

„Ve vysokých nadmořských výškách jsou si všechny druhy vrb chemicky podobné a produkují strukturně příbuzné látky, které jim pomáhají odolávat škodlivým podmínkám v prostředí, jako je například vysoké UV záření. Je to podobné, jako my chráníme svou kůži před sluncem pomocí opalovacích krémů,“ vysvětluje Martin Volf. Naproti tomu druhy vrb v nížinách jsou chemicky mnohem pestřejší. Musí totiž bojovat proti svým přirozeným nepřátelům, zejména býložravému hmyzu. „Mnoho hmyzích býložravců, kteří se vyskytují v nízkých nadmořských výškách, se přizpůsobilo obranným mechanismům vrb a dává přednost potravě na stromech, které jsou si chemicky podobné. Proto je pro vrby výhodné mít různé chemické složení,“ říká Martin Volf. Chemická variabilita tak pravděpodobně pomáhá nížinným vrbám vyhnout se sdílení jejich přirozených nepřátel. Celkově tyto trendy přispívají k různým aspektům chemické rozmanitosti a společně dávají vzniknout překvapivému bohatství metabolitů, které pozorujeme v rostlinné říši.

Ke zkoumání chemických látek v rostlinách použili badatelé metabolomické nástroje, pomocí nichž lze analyzovat tisíce metabolitů současně. Díky nejmodernějším výpočetním přístupům, které by ještě před několika lety nebyly možné, pak bylo možné sledovat a vyhodnotit obrovské množství dat o těchto chemických látkách.

Obr. malý. Vrby ze střední nadmořské výšky. (31.7.2023)