Daniel Lenart , 16.04.2021

Łowczyni wampirów

/Źródło:

Fot. Jarosław Kubalski

Są piękne i żyją kosztem innych. Mowa o roślinach pasożytniczych, nazywanych również roślinnymi wampirami. Profesor Renata Piwowarczyk z Uniwersytetu Jana Kochanowskiego w Kielcach to światowy autorytet w dziedzinie roślin pasożytniczych.

Z profesor Renatą Piwowarczyk rozmawia Daniel Lenart.

Przyrodą interesuje się Pani od dziecka. Do tej pory znalazła Pani dziesięć nowych gatunków roślin pasożytniczych. Pamięta Pani swoje pierwsze odkrycie?

- Pierwszy nowy gatunek odkryłam w Gruzji, w malowniczym regionie Samcche-Dżawachetia położonym w Małym Kaukazie. Rósł na skalnym zboczu i chyba… na mnie czekał. Nie zapomnę tej chwili, już pierwszy rzut oka wskazywał na to, że ta roślina nie została do tej pory opisana. Morfologia kwiatów była unikatowa, do tego miała specyficzny gatunek żywicielski. Byłam niemal od razu pewna, że to coś nowego. Okaz wraz z żywicielem starannie zebrałam, sfotografowałam, zebrałam informacje o siedlisku i po przyjeździe do Polski, po dokładnym przestudiowaniu wszystkich możliwych podobnych gatunków, miałam już pewność. To była moja pierwsza wyprawa na Kaukaz i od razu przyniosła ogromną radość z odkrycia nowego gatunku dla nauki.

Renata Piwowarczyk, profesor nauk ścisłych i przyrodniczych Uniwersytetu Jana Kochanowskiego w Kielcach / Fot. archiwum prywatne

Pasożyty zwierzęce wszyscy znamy, są nam - niestety - bliższe, bowiem czasem człowiek jest ich żywicielem. Ale rośliny?

- Rośliny pasożytnicze to dość liczna i zróżnicowana grupa. Na świecie znanych jest 4,5 tys. gatunków. Ze względu na stopień pasożytnictwa rośliny te dzielimy na półpasożyty, czyli tylko częściowo zależne od żywiciela mogące prowadzić fotosyntezę i holopasożyty, które już tego nie potrafią. To rośliny bezzieleniowe, całkowicie zależne od żywiciela. To właśnie im poświęcam swoje badania. To najbardziej ewolucyjnie wyspecjalizowana grupa.

Na czym polega ta specjalizacja?

- Są to rośliny bezzieleniowe, nie posiadają typowych liści, nie wytwarzają korzeni tylko haustoria, czyli ssawki. Cały ich cykl życiowy jest nastawiony na jak największy sukces reprodukcyjny. Interesujące są nasiona, zwłaszcza holopasożytów, należą bowiem do jednych z najmniejszych na świecie, mają średnio 0,3 mm długości. Pasożyty wytwarzają imponujące liczby nasion, w jednym owocu znajduje się nawet kilka tysięcy, a cała pojedyncza roślina może wydać ich ponad 600 tysięcy. W przypadku pasożytów korzeniowych, np. rodzaj zaraza, nasiono musi trafić maksymalnie 1 cm od korzenia właściwej rośliny żywicielskiej. Jeśli to mu się uda, kiełkuje, a następnie wytwarza bulwkę ze ssawkami i jak wampir rozpoczyna wysysanie z żywiciela substancji odżywczych oraz wody. Natomiast pasożyty pędowe kiełkują w glebie, wytwarzają łodyżkę, a następnie owijają się nią wokół pędów i liści żywiciela i wytwarzają ssawki. Najczęściej w Polsce występujący tego typu pasożyt to popularna kanianka.

Kanianka - pasożyt pędowy, trujący, wytwarzający liczne wijące się łodygi ze ssawkami (nazywana diabelskimi włosami) / Fot. Renata Piwowarczyk

Roślinny wampir zabija swoją ofiarę, czy pozwala jej przeżyć?

- To zależy. Są takie, których żywiciel może żyć tak samo długo jak wtedy, kiedy nie jest ofiarą pasożyta. Przykładem takiego mało uciążliwego pasożyta jest na przykład zaraza piaskowa. Ale już zaraza gałęzista sprawia, że żywiciel jest znacznie osłabiony, rośnie mniejszy, często nie wytwarza kwiatów, a tym samym owoców. Często po prostu obumiera. Niekiedy jedną roślinę może zainfekować kilka a nawet kilkadziesiąt osobników. Wtedy żywiciel nie ma szans na normalny rozwój.

W Polsce gatunkiem infekującym rośliny uprawne jest zaraza gałęzista. Miejscami zaczyna już mocno doskwierać rolnikom, np. na Sandomierszczyźnie atakuje uprawy pomidorów czy na Lubelszczyźnie uprawy tytoniu.

Zaraza gałęzista - lokalnie w kraju uciążliwy pasożyt tytoniu, jak i pomidorów / Fot. Renata Piwowarczyk

Jak groźne są roślinne wampiry dla rolnictwa?

- W Europie i Azji sam rodzaj zaraza infekuje ponad 16 milionów hektarów upraw. Na 200 gatunków z rodzaju zaraza na świecie, zaledwie pięć gatunków wyrządza szkody w rolnictwie. Dzieje się to szczególnie w klimacie śródziemnomorskim lub tropikalnym, w uprawach zwłaszcza roślin strączkowych jak bób, wyka, groch. Są też pasożyty niszczące uprawy pomidorów, tytoniu, rzepaku, konopi, słoneczników, koniczyny. W Afryce poważne szkody powoduje rodzaj strzyga - pasożyt głównie kukurydzy, ryżu i trzciny cukrowej.

A w Polsce?

- W Polsce gatunkiem infekującym rośliny uprawne jest zaraza gałęzista. Miejscami zaczyna już mocno doskwierać rolnikom, np. na Sandomierszczyźnie atakuje uprawy pomidorów czy na Lubelszczyźnie uprawy tytoniu. Na jednym niewielkim polu można spotkać nawet kilka tysięcy pędów tego pasożyta. Można spokojnie stwierdzić, że część roślin pasożytniczych ma szkodliwy wpływ na rolnictwo. Przy czym trzeba też powiedzieć, że rola pozytywna roślin pasożytniczych często jest pomijana przez badaczy.

Znane są także przykłady autopasożytnictwa. To kanibalizm w świecie roślin, kiedy to roślina pasożytnicza pasożytuje na samej sobie, np. u kanianek. Są takie roślinne wampiry, które posiadają coś w rodzaju węchu.

Zaraza bartlinga - narażony na wyginięcie gatunek w Polsce, pasożyt oleśnika / Fot. Renata Piwowarczyk

Pasożyty mogą mieć pozytywną rolę w środowisku?

- Ostatnie badania dowodzą, że rośliny pasożytnicze mają nie tylko wpływ na żywiciela, ale oddziałują także na ekosystem wokół. Rośliny holopasożytnicze akumulują bardzo dużo minerałów i związków organicznych. W efekcie ściółka z nich dostarcza do ekosystemu bardziej przyswajalne i niezbędne komponenty, co jest wyjątkowo ważne zwłaszcza w ubogich siedliskach. Równocześnie „kradnąc” składniki mineralne, zwłaszcza azot i potas, dominującym roślinom, np. trawom, pozwalają innym gatunkom flory lepiej konkurować z trawami. W naszej nowej pracy naukowej pokazaliśmy, że rośliny pasożytnicze mogą akumulować znaczne ilości metali ciężkich, a tym samym zmniejszać ich ilość w żywicielach. Warto o tym widzieć, bowiem są kraje gdzie rośliny pasożytnicze są często wykorzystywane w medycynie ludowej oraz jako afrodyzjaki czy lokalne przysmaki. Część badań nad roślinami pasożytniczymi, np. jemiołami, koncentruje się na interakcjach ze zwierzętami, które rozprzestrzeniają nasiona, zjadają ich tkanki i wykorzystują ich struktury jako schronienie. W świetle ostatnich badań mojego zespołu okazuje się, że holopasożyty wytwarzają specyficzną grupę związków chemicznych, które chronią je przed roślinożercami, patogenami czy zanieczyszczeniem środowiska, ponadto są wykorzystywane w medycynie i farmacji. Co ciekawe, rośliny pasożytnicze mogą również „podkradać” geny swoich żywicieli, włączać je do swojego DNA.

Niezwykle interesującym, acz dopiero poznawanym zjawiskiem, jest hyperpasożytnictwo, czyli zjawisko polegające na tym, że roślina pasożytnicza pasożytuje na innej roślinie pasożytniczej.

Po co to robią?

- Transfer genów prawdopodobnie ułatwia pasożytowi pobieranie i metabolizowanie składników odżywczych pobieranych od żywiciela oraz neutralizuje mechanizmy obronne gospodarza. Stanowi swego rodzaju kamuflaż. Nabywanie nowych genów przyśpiesza ewolucję genomu biorcy oraz pozwala mu zasiedlać nowe nisze. Jest uznawany za znaczący element ewolucji, zwłaszcza adaptacyjnej. Nasze badania po raz pierwszy dostarczyły dowodów na przeniesienie genów z żywiciela do pasożyta na przykładzie gatunków z rodzaju zaraza. Niezwykle interesującym, acz dopiero poznawanym zjawiskiem na jakie zwróciliśmy uwagę w naszej ostatniej pracy, przy współpracy naukowców z różnych stron świata, jest hyperpasożytnictwo, czyli zjawisko polegające na tym, że roślina pasożytnicza pasożytuje na innej roślinie pasożytniczej. Znane są także przykłady autopasożytnictwa. To kanibalizm w świecie roślin, kiedy to roślina pasożytnicza pasożytuje na samej sobie, np. u kanianek. Warto wspomnieć, że są takie roślinne wampiry, które posiadają coś w rodzaju węchu.

W jaki sposób on działa?

- Badania wykazały, że pasożytnicze kanianki mogą wykorzystywać unoszące się w powietrzu lotne związki organiczne do lokalizowania roślin żywicielskich. To kolejny element ich strategii, czyli maksymalizowanie sukcesu reprodukcyjnego. Widać to też w kwiatach roślin holopasożytniczych, które w toku ewolucji wytworzyły szereg adaptacji ułatwiających zapylanie. Są one zarówno wizualne: symetria, kolor, kontrastowe przewodniki nektaru, tekstura różnie odbijająca światło, co przyciąga owady, jak też węchowe i smakowe - mowa o nektarze i pyłku, czy dotykowe - niewidoczne gołym okiem zróżnicowane wzory i wypukłości na powierzchni płatków, które prowadzą owada niemal jak kwiatowy alfabet Braille’a. Podsumowując, rośliny pasożytnicze można więc uznać za gatunki kluczowe, ponieważ mogą wpływać nie tylko na wzrost i rozmnażanie poszczególnych innych gatunków, na ich ewolucję, ale także na całe ekosystemy. W naszym kraju gatunki pasożytnicze z rodzaju zaraza objęte są częściową ochroną, a dodatkowo większość z nich to gatunki w Polsce bardzo rzadkie, zagrożone i wpisane do Polskiej Czerwonej Księgi Roślin.

Zaraza niebieska - krytycznie zagrożony gatunek w Polsce, pasożyt krwawników / Fot. Renata Piwowarczyk

Ma Pani jakieś szczególne marzenia? Również takie, które nie są związane z nauką...

- Chciałabym mieć więcej czasu na swoje pasje i spokojną realizację planów naukowych. I jednocześnie mniej zajmujących spraw administracyjno-uczelnianych. Najlepiej czuję się daleko od cywilizacji, gdzieś na bezkresach… Chcę kontynuować badania na Kaukazie, być może także poszerzyć je o Azerbejdżan. Zawsze też marzyłam o eksploracji Iranu, dawne Imperium Perskie jest fascynujące nie tylko pod względem przyrodniczym, ale także kulturowym. Nie mogę się doczekać żeby skończyła się pandemia, a świat wrócił do normalności umożliwiającej kontakty z ludźmi i wyjazdy.

Prof. dr hab. Renata Piwowarczyk

Urodziła się 6 sierpnia 1976 roku w Iłży. Biolog, botanik. W 2001 roku ukończyła studia magisterskie na kierunku biologia na ówczesnej Akademii Świętokrzyskiej w Kielcach, następnie, w 2005 roku, Środowiskowe Studia Doktoranckie przy Wydziale Biologii i Nauk o Ziemi Uniwersytetu Jagiellońskiego. W 2012 roku uzyskała stopień doktora habilitowanego, a w 2020 roku tytuł profesora nauk ścisłych i przyrodniczych. Od 2005 roku pracuje w Instytucie Biologii UJK. Autorka ponad 120 publikacji naukowych, w tym dwóch monografii. Renata Piwowarczyk jest kierownikiem Centrum Badań i Ochrony Różnorodności Biologicznej w strukturze Instytutu Biologii UJK, a także kuratorem Herbarium KTC UJK, koordynatorem UJK ds. współpracy naukowo-dydaktycznej z Ogrodem Botanicznym w Kielcach. Jest także wiceprzewodniczącą Sekcji Taksonomii Roślin, Polskiego Towarzystwa Botanicznego oraz beneficjentką grantu National Geographic. Organizuje wiele wypraw botanicznych, szczególnie w rejony Kaukazu. Główne zainteresowania naukowe: taksonomia, fitogeografia, filogeneza i wybrane zagadnienia biologii, ekologii oraz fitochemii roślin pasożytniczych, szczególnie holopasożytniczych Orobanchaceae; Kaukaz - hotspot światowej różnorodności; zagadnienia geobotaniczne, różnorodność biologiczna i ochrona przyrody Wyżyny Małopolskiej.

CZYTAJ RÓWNIEŻ:
Są jak krople krwi na trawie, a ich spotkanie przynosi śmierć
Dwa tygodnie temu opisaliśmy wampiry roślinne, które bada profesor Renata Piwowarczyk z kieleckiego Uniwersytetu. Teraz opowiemy o początkach fascynacji nauką oraz o ukochanym miejscu na Ziemi badaczki, która w herbarium Uniwersytetu Jana Kochanowskiego zgromadziła jedną z największych kolekcji roślin pasożytniczych na świecie.

STREFA WEEKENDOWA RADIA KIELCE