En mærkelig og vidunderlig orkide i Vest-Australien lever hele sin livscyklus under jorden.
EN Rhizanthella gardneri capitulum (hoved, der indeholder små blomster) skyder frem fra den dybt nedgravede pære. Billedkredit: Dr. Etienne Delannoy
Smuk og bisarr, Rhizanthella gardneri er en kritisk truet arter af orkideer i delstaten Western Australia, der bruger hele sin livscyklus under jorden. Det er en parasit, der udtrækker næring fra en svampeart, der lever symbiotisk med rødderne af kvastbørsten i det vestlige Australien. På trods af at han har mistet evnen til at fotosyntetisere sin egen mad, beholder denne underjordiske orkide stadig sine kloroplaster - celle underenheder med deres egne gener, som i de fleste planter udfører fotosyntesen. Rhizanthella gardneri har de færreste chloroplastgener, der findes i nogen plante, og de er gener, der ikke er involveret i fotosyntesen. Disse resterende gener og deres funktioner kunne give ny indsigt i kritiske processer i planternes liv.
Denne usædvanlige orkidé er kritisk truet med kun halvtreds kendte planter i naturen, der findes fem steder i det vestlige Australien. På grund af dens sjældenhed er placeringerne af orkideer en hemmelighed. De er også meget vanskelige at finde. Professor Mark Brundrett fra Wheatbelt Orchid Rescue Project sagde i en pressemeddelelse,
Vi havde brug for al den hjælp, vi kunne få, da det ofte tog timevis at søge under buske på hænder og knæ for kun at finde en underjordisk orkidé!
Delvis lukket Rhizanthella gardneri hovedstaden blev afdækket kun et par centimeter under jorden. Billedkredit: Dr. Etienne Delannoy
Rhizanthella gardneri fører et meget ejendommeligt liv. Planten tilbringer hele sin vækstcyklus under jorden; selv når det blomstrer, er blomsterne flere centimeter under jordoverfladen. I modsætning til de fleste andre planter fotosyntetiserer denne orkide ikke sin egen mad, men har i stedet udviklet et parasitisk forhold til en svamp, der er forbundet med rødderne af kostens børstebus. (Visse svampetyper lever symbiotisk med nogle slags planter - svampene forsyner planterne med mineral næringsstoffer og vand, og til gengæld forsyner værtsplanterne svampene med fotosyntetiserede kulhydrater.) Dr. Etienne Delannoy, hovedforfatter af en videnskabelig papir om Rhizanthella gardneri for nylig offentliggjort i Molekylærbiologi og evolution, fortalte EarthSky,
Ja, det er virkelig en fantastisk plante! For eksempel er der et meget tæt forhold mellem orkidéen, svampen og kvastbusken, i en sådan grad, at frøene fra denne orkidé kun kan spire, når de inficeres af denne bestemte svamp, forudsat at svampen faktisk mykorriserer kvastbusken . Frøene er kødfulde, hvilket er unikt for orkideer. De kan spises af rotter og vil stadig spire.
Mens denne orkidis usædvanlige liv bestemt fanger fantasien, holder den en anden hemmelighed dybt inde i dens celler.
Nærbillede af de enkelte blomster i mørke Rhizanthella gardneri lårbenshovedet. Billedkredit: Dr. Etienne Delannoy
Fotosyntese er den proces, hvormed planter bruger sollys til at omdanne vand og kuldioxid til ilt og sukker. Dette gøres i chloroplaster - organeller i planteceller, der giver deres grønne farve. Organeller er underenheder i celler med en bestemt funktion og indeholder deres eget DNA. Forskere teoretiserer, at kloroplaster stammede fra frit levende fotosyntetiske mikrober kaldet cyanobakterier, der blev inkorporeret i celler, der til sidst ville udvikle sig til at blive planter. I løbet af udviklingen blev nogle af cyanobakterierne i chloroplaster enten tabt eller eksporteret til kernen i plantecellerne.
De fleste planter og alger har ca. 110 gener i deres kloroplaster, men ikke alle disse gener er kodet for fotosyntesen. Det har været vanskeligt at sortere funktionerne for disse andre gener i fotosyntetiserende planter. Men cellerne i den ikke-fotosyntetiserende underjordiske orkide beholder stadig deres chloroplaster, og disse chloroplaster bør kun indeholde gener, der koder for andre funktioner end fotosyntesen. Dr. Delannoy og hans team sekventerede chloroplast genomet Rhizanthella gardneri og fandt, at det kun har 37 gener, det mindste antal kendt i nogen planter. Disse 37 gener indeholder instruktionerne til syntese af fire vigtige planteproteiner. Denne opdagelse har givet et betydeligt skridt hen imod forståelse af det fulde formål med chloroplaster i planteceller, og kunne hjælpe forskere med at forstå udviklingen og funktionerne af andre celleorganeller.
Fuldt åben Rhizanthella gardneri hovedstætte ved bunden af en Melaleuca uncinata (kvast busk busk) bagagerum. Billedkredit: Dr. Etienne Delannoy
Rhizanthella gardneri, en orkidé, der lever hele sit liv under jorden, har intet behov for, at fotosyntesen er blevet en parasit på en svamp, der lever et symbiotisk forhold til en type woody busk i det vestlige Australien. Sammenlignet med andre planter har denne orkidé det færreste antal gener i sin chloroplast (en underenhed i plantecellen, der har sit eget genom). En primær funktion af kloroplaster i planter er fotosyntesen, men da denne orkidé ikke længere fotosyntes, tjener de gener, der er tilbage i dens kloroplaster, som også findes i andre planter, et andet formål. At forstå funktionerne i kloroplastene i Rhizanthella gardneri vil give forskerne værdifuld indsigt i denne underjordiske orkide i Vest-Australien såvel som processer, der er essentielle for plantelivet.
Nærbillede af de enkelte blomster i en hvid Rhizanthella gardneri lårbenshovedet. Billedkredit: Dr. Etienne Delannoy
George Whitesides siger, at nanotech vil lære os planternes hemmeligheder