CAM rastliny: Prežitie v púšti

V rastlinách funguje niekoľko mechanizmov spôsobujúcich toleranciu sucha, ale jedna skupina rastlín má svoj spôsob využívať, čo mu umožňuje žiť v podmienkach s nízkym obsahom vody a dokonca aj vo vyprahnutých oblastiach sveta, ako je napr desert. Tieto rastliny sa nazývajú rastliny metabolizmu kyseliny krasovej, alebo rastliny CAM. Prekvapivo, viac ako 5% všetkých druhov cievnych rastlín používa CAM ako svoju fotosyntetickú cestu a iné môžu vykazovať aktivitu CAM, keď je to potrebné. CAM nie je alternatívnym biochemickým variantom, ale skôr mechanizmom, ktorý umožňuje určitým rastlinám prežiť v suchých oblastiach. V skutočnosti to môže byť ekologická adaptácia.

Príklady rastlín CAM, okrem vyššie uvedeného kaktusu (čeľaď Cactaceae), sú ananás (čeľaď Bromeliaceae), agáve (čeľaď Agavaceae) a dokonca aj niektoré druhy Pelargonium (pelargónie). Mnohé orchidey sú epifytmi a tiež rastlinami CAM, pretože pri absorpcii vody sa spoliehajú na svoje vzdušné korene.

Objavovanie rastlín CAM sa začalo dosť neobvyklým spôsobom, keď Rimania objavili túto rastlinu listy použité v ich strave ochutnali horké, ak sa zozbierali ráno, ale neboli také horké, ak sa zozbierali neskôr v roku deň. Vedec menom Benjamin Heyne si toho istého všimol v roku 1815 pri ochutnávaní

Pred niekoľkými rokmi však švajčiarsky vedec Nicholas-Theodore de Saussure napísal knihu s názvom Recherches Chimiques sur la Vegetation (Chemický výskum rastlín). Je považovaný za prvého vedca, ktorý zdokumentoval prítomnosť CAM ako on napísané v roku 1804 že fyziológia výmeny plynov v rastlinách, ako je napríklad kaktus, sa líšila od fyziológie v rastlinách s tenkými listami.

Rastliny CAM sa líšia od „bežných“ rastlín (tzv C3 rastliny) v tom, ako photosynthesize. Pri normálnej fotosyntéze vzniká glukóza, keď oxid uhličitý (CO2), voda (H2O), svetlo a enzým nazývaný Rubisco spolupracuje pri vytváraní kyslíka, vody a dvoch molekúl uhlíka, z ktorých každá obsahuje tri uhlíky (odtiaľ názov C3). V skutočnosti je to neefektívny proces z dvoch dôvodov: nízka úroveň uhlíka v atmosfére a nízka afinita, ktorú Rubisco má pre CO2. Preto musia rastliny produkovať vysoké hladiny Rubisco, aby „zachytili“ čo najviac CO2. Kyslík tiež ovplyvňuje plynný kyslík (O2), pretože všetok nepoužitý Rubisco je oxidovaný kyslíkom. Čím sú úrovne kyslíka v zariadení vyššie, tým menej Rubisco je; preto sa menej uhlíka asimiluje a premieňa na glukózu. C3 rastliny sa s tým vyrovnávajú tým, že ich udržiavajú prieduchy otvorené počas dňa, aby sa zhromaždilo čo najviac uhlíka, aj keď počas procesu môžu stratiť veľa vody (transpiráciou).

Rastliny v púšti nemôžu počas dňa nechať otvorené svoje stómy, pretože stratia príliš veľa hodnotnej vody. Rastlina vo vyprahnutom prostredí musí držať všetku vodu, ktorú dokáže! Takže sa musí zaoberať fotosyntézou iným spôsobom. Rastliny CAM musia otvárať stomatu v noci, keď pri transpirácii existuje menšia pravdepodobnosť straty vody. Rastlina môže v noci absorbovať CO2. Ráno je kyselina jablčná tvorená z CO2 (pamätajte na horkú chuť, ktorú spomínala Heyne?) A kyselina sa dekarboxylovala (štiepila) na CO2 počas dňa v uzavretých stomatálnych podmienkach. C02 sa potom prevedie na potrebné uhľohydráty pomocou Kalvinov cyklus.

Stále prebieha výskum jemných detailov CAM, vrátane jej evolučnej histórie a genetického základu. V auguste 2013 sa na University of Illinois v Urbana-Champaign uskutočnilo sympózium o biológii rastlín C4 a CAM. - možnosť použitia závodov CAM na východiskové suroviny na výrobu biopalív a na ďalšie objasnenie procesu a vývoja CAM.