Dieren kunnen zich snel aanpassen om ongunstige omgevingsomstandigheden te overleven. Er zijn steeds meer aanwijzingen dat planten dat ook kunnen. Een publicatie in het tijdschrift Trends in plantenwetenschap op 17 november beschrijft hoe planten zich snel aanpassen aan de nadelige effecten van klimaatverandering en hoe ze deze aanpassingen doorgeven aan hun nakomelingen.
"Op een dag bedacht ik hoe de levensstijl en ervaring van een persoon zijn of haar gameten kan beïnvloeden en moleculaire kenmerken van hun leven doorgeven aan hun kinderen", zegt Federico Martinelli, een plant geneticus aan de Universiteit van Firenze. “Meteen dacht ik dat nog meer epigenetische kenmerken moet worden ingezonden planten, aangezien planten sessiele organismen zijn die tijdens hun leven aan veel meer omgevingsstress worden blootgesteld dan dieren.”
Planten hebben meer dan ooit te maken met omgevingsstressoren. Bijvoorbeeld, klimaatverandering maakt de winters op veel plaatsen korter en minder streng, en planten reageren hierop. "Veel planten hebben een minimale koudeperiode nodig om hun omgevingsklok in te stellen om hun bloeitijd te bepalen", zegt Martinelli. “Naarmate koude seizoenen korter worden, hebben planten zich aangepast om minder koude periodes nodig te hebben om de bloei uit te stellen. Door deze mechanismen kunnen planten de bloei vermijden in periodes waarin ze minder kansen hebben om zich voort te planten.”
Omdat planten dat niet hebben neurale netwerken, is hun geheugen volledig gebaseerd op cellulaire, moleculaire en biochemische netwerken. Deze netwerken vormen wat de onderzoekers somatisch geheugen noemen. "Deze mechanismen stellen planten in staat om het optreden van een eerdere omgevingsconditie te herkennen en sneller te reageren in aanwezigheid van dezelfde daaruit voortvloeiende conditie", zegt Martinelli.
Deze somatische herinneringen kunnen vervolgens via epigenetica worden doorgegeven aan het nageslacht van de plant. "We hebben de belangrijkste genen, eiwitten en kleine oligonucleotiden benadrukt, waarvan eerdere studies hebben aangetoond dat ze een sleutelrol spelen in het geheugen van abiotische stress zoals droogte, zoutgehalte, kou, hitte en aanvallen van zware metalen en pathogenen", zegt Martinelli.
“In dit collegiaal getoetste opiniestuk geven we verschillende voorbeelden die het bestaan aantonen van moleculaire mechanismen die het geheugen van planten moduleren omgevingsstress en het beïnvloeden van de aanpassing van nakomelingen aan deze stress."
In de toekomst hopen Martinelli en zijn collega's nog meer te begrijpen over de genen die worden doorgegeven. "We zijn vooral geïnteresseerd in het ontcijferen van het epigenetische alfabet dat ten grondslag ligt aan alle modificaties van het genetisch materiaal veroorzaakt door de omgeving, zonder veranderingen in de DNA-sequentie", zegt hij.
“Dit is vooral belangrijk als we kijken naar de snelle klimaatverandering die we vandaag de dag waarnemen levend organisme, inclusief planten, moet zich snel aanpassen om te overleven.”