Keuzes maken zonder hersenen – De geheime boodschappers van planten

Hoe kunnen deze planten mais groeien in zulke droge omstandigheden? CouleurPixabay 

Zonder planten kunnen we niet leven: ze voorzien de groeiende bevolking van voedsel en zuurstof. Tegelijkertijd veranderen mensen het klimaat en creëren zo barre omstandigheden voor planten en bomen. Door klimaatverandering zijn wij niet alleen afhankelijk van planten, maar zij ook van ons. We moeten onze kennis over hun leven vergroten en hen zo ondersteunen om ons te helpen overleven op deze planeet.

Stel, je hebt geen hersenen om te denken of benen om te lopen, hoe zou je dan door het leven gaan? Bij stress of paniek, moet je een manier vinden om snel te reageren en de situatie het hoofd te bieden. Wanneer mensen gestrest zijn, vinden er reacties plaats in verschillende stappen, zoals wanneer je een beer tegenkomt als je door de bergen wandelt. Je hersenen signaleren dan gevaar waarna je lichaam het hormoon adrenaline aanmaakt. Dat raast door je lijf en geeft spieren de instructie om suiker vrij te maken. Dat geeft je de energie om te vechten of vluchten.

Misschien verbaast het je, maar ook planten hebben hormonen. Wel zijn er verschillen met mensen, in de manier waarop ze hormonen gebruiken. Menselijke hormonen hebben een eigen, specifieke functie. Adrenaline, serotonine en oestrogeen worden bijvoorbeeld geassocieerd met respectievelijk stressreactie, stemming en vrouwelijke ontwikkeling en voortplanting. In tegensteling tot mensen, hebben planten een beperkt aantal hormonen met diverse functies. Ik bestudeer een daarvan: auxine.

Auxine vertelt de plant onder andere om bloemen te vormen en helpt vervolgens om van de bloem een ​​vrucht te maken. Daarnaast staat het hormoon de plant ook bij wanneer hij stress ervaart, zoals droogte of een aanval door insecten. In mijn onderzoek zoek ik uit hoe één hormoon zoveel verschillende reacties veroorzaakt. Het is bijna alsof planten een geheimtaal hebben die we nog niet begrijpen. Als we eenmaal weten hoe het hormoon de planten laat reageren op bijvoorbeeld droogte, kunnen we die reactie verbeteren.

“Omdat auxine zo belangrijk is voor planten, kan het begrijpen van zijn functies helpen om de problemen van de klimaatcrisis en honger in de wereld op te lossen.”

Wetenschappers hebben al enige kennis van het onderwerp. We weten dat auxine beïnvloedt hoe een cel genetische informatie gebruikt. Deze informatie is opgeslagen in het DNA. Elke cel heeft dezelfde genetische informatie, vergelijkbaar met een blauwdruk van een huis. Voor het bouwen van de badkamer en de keuken is een ander deel van de blauwdruk nodig. Datzelfde geldt voor de bouw van een ​​wortelcel en een cel in de bloem. Verschillende onderdelen van de blauwdruk aflezen, maakt cellen dus verschillend. Maar, iets of iemand moet aangeven welk deel van de blauwdruk nodig is voor de bouw.

Het hormoon auxine werkt als een ontwikkelaar op de bouwplaats. Hij of zij geeft een groep architecten opdracht om een ​​specifiek deel van de blauwdruk te lezen wanneer dat nodig is, bijvoorbeeld als de grond te droog is. De architecten (in de biologie transcriptiefactoren genoemd) lezen het deel van de blauwdruk dat de informatie bevat over het laten groeien van een wortel. Daarna geven ze opdrachten aan bouwvakkers die op basis van de blauwdruk wortelcellen bouwen. Op deze manier kan de plant water vinden in diepere lagen van de grond.

Auxine (A) regelt de activiteit van verschillende transcriptiefactoren (TF). Dat zijn specialisten, die elk een ander deel van het DNA aansturen, met verschillende resultaten voor de plant.

Soms krijgt de plant een aanwijzing van buitenaf, zoals droogte, en andere keren van binnenuit, zoals volledig ontwikkelde bloem. Dit veroorzaakt het vrijkomen van auxine, dat door de plant naar bepaalde cellen reist waar het vervolgens transcriptiefactoren (de architecten) activeert.  

We begrijpen de functie van auxine, maar we weten niet wanneer het precies vrijkomt en hoe het effect ervan zo sterk kan variëren: soms geeft auxine opdracht voor de bouw van een vrucht, en andere keren voor een wortel. Omdat de transcriptiefactoren zo belangrijk zijn voor auxine, moeten we die eerst begrijpen om de diversiteit van de respons te begrijpen. Alleen zo kunnen een ​​specifiek aspect van de hormoonboodschap verbeteren. De huidige hypothese is dat er veel verschillende transcriptiefactoren bestaan, die allemaal ergens expert in zijn.

Even terug naar de bouwplaats: er zijn er meerdere architecten aanwezig waarvan we denken dat ze allemaal experts zijn op het gebruik van een deel van de blauwdruk. Zij geven die informatie door aan de bouwvakkers. Zo is dus iemand expert in het bouwen van een keuken of slaapkamers. Er zijn verschillende soorten architecten (transcriptiefactoren) in een plant, maar we weten niet welk deel van de blauwdruk (het DNA) ze lezen.

Om te begrijpen waar de architecten in gespecialiseerd zijn, verwijder ik één architect uit de plant en observeer wat er gebeurt. Wordt er nog een keuken gebouwd? En een slaapkamer? Met andere woorden: vormen planten nog steeds wortels en vruchten zoals in een normale plant? Reageert de plant nog steeds op dezelfde manier als hij gestrest is? En inderdaad, de resultaten van mij en andere wetenschappers laten zien dat de transcriptiefactoren de specialisten zijn.

Met de informatie die ik en mijn mede-wetenschappers door zulke experimenten verkregen, hoop ik dat we de hormoonrespons bij planten beter gaan begrijpen. Als we snappen hoe auxine zoveel verschillende processen regelt, kunnen we uiteindelijk de reactie in een specifieke context veranderen. Wellicht kunnen we de droogterespons verbeteren. Door de geheimtaal van planten te ontcijferen, kunnen we ervoor zorgen dat de wereld een goede plek blijft om te leven voor ons en de komende generaties.


Published by Katrin Heidemeyer

Katrin Heidemeyer ist Doktorandin im Bereich Biochemie an der Wageningen University and Research. Durch ihre Arbeit möchte sie das Wissen über die Spezifität von Hormon-Signalen in Pflanzen erweitern. Da ihre Interessen über Pflanzenbiologie hinausreichen, schreibt sie in ihrer Freizeit über diverse Themen. Von Ernährung zu Psychologie, der Neugierde sind keine Grenzen gesetzt.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

Create your website at WordPress.com
Get started