Cum alergenii din polen ajută plantele să facă mai mult decât să te facă să strănuți

„Plantele încearcă să ne omoare?” cei care suferă de alergii o întreabă adesea pe Deborah Devis.

Un genetician molecular de plante la campusul Waite al Universității din Adelaide din Australia, Devis ar trebui să cunoască răspunsul mai bine decât majoritatea. Ea trece peste ultimele luni ale unui doctorat. care implică prezicerea modului în care ierburile folosesc proteinele polenului care îi fac pe oameni să strănută, să suieră și să plângă zile în șir.

Ceea ce se știe până acum despre ceea ce fac alergenii pentru polenul vărsat de ierburi, copaci și chiar mușchi nu are nimic de-a face cu răzbunarea împotriva unei primate care ar putea să le atace cu mașini de tuns și alte unelte ascuțite, spune ea. În schimb, plantele încearcă doar să trăiască ca noi ceilalți.

„În majoritatea cazurilor”, spune ea, „proteinele alergene sunt absolut esențiale”.

Pentru a înțelege de ce, este utilă o reîmprospătare asupra unor elemente de bază ale sexului cu plante. Misiunea redusă a unui boabe de polen este de a transporta celulele sexuale masculine în părțile feminine ale florilor. Este o meserie hazardată și periculoasă. Dar evoluția a perfecționat o chimie formidabilă care protejează călătoriile boabelor și fertilizarea în sine. De exemplu, învelișul exterior al grăuntelor de polen conține sporopolenina extraordinar de rezistentă, care poate dura mii de ani, spune Hannah Banks din Kew Gardens din Londra. Doar pentru a curăța resturile de pe blană, cercetătorii fierb în mod obișnuit polenul într-un amestec de acid sulfuric și acetic.

Când un bob de polen sănătos aterizează în sfârșit pe partea feminină a unei flori, un tub din boabe începe să curgă în jos prin țesutul feminin pentru a fertiliza versiunea plantei a unui ou, un ovul. Polenul transportat de vânt care dezvăluie florile în norii mari este deosebit de competitiv, spune Devis. Polenul din tutun, eliberat de insecte, așteaptă uneori un timp înainte de a începe să crească și poate dura până la 12 ore pentru a forma un tub suficient de lung pentru a ajunge la un ovul. În comparație, când Devis a încolțit niște polen de orez transportat de vânt pe o lamă de microscop, tuburile de polen erau prea lungi pentru a se potrivi cu vederea ei în doar 15 minute.

polen SEM
GOOL FINAL Două boabe de polen de muștar sălbatic Brassica kaber (colorate și foarte mărite în această micrografie electronică cu scanare) demonstrează ce ar trebui să facă polenul în loc să urce un nas: aterizează pe suprafața feminină a unei plante și alergă să crească un tub pentru a fertiliza un ovul. Dennis Kunkel Microscopie/Sursă științifică

Profilinele, un grup de proteine ​​vegetale care conțin alergeni, contează în sexul plantelor cu miză mare și, în special, în dezvoltarea acelor tuburi. (Profilinele apar la un moment dat în toate formele de viață cu un nucleu celular, chiar și un fel de amebă cu o profilină care poate declanșa reacții la testele alergice cutanate la oameni și inflamarea căilor respiratorii la șoareci, cercetătorii de la Universitatea din Pusan ​​în Coreea de Sud găsită în 2018.)

Plantele au nevoie de profiline pentru sarcini fundamentale precum asamblarea filamentelor în cadrul de bază al celulei. Și în experimentele de la Universitatea Cornell în plante de tomate (nu polenizate de vânt, dar ușor de manevrat în laborator), suprimarea unei gene a profilinei a sabotat tuburile de polen. „Tuburile de polen nu pot crește foarte mult, deoarece nu există nicio structură care să continue să crească”, spune Devis.

Asemănarea dintre diferitele versiuni ale profilinei din plante este „foarte, foarte mare”, ceea ce arată cât de cruciale din punct de vedere evolutiv sunt proteinele pentru plante, spune Devis. Asemănarea sugerează că „este pur și simplu imposibil sau foarte improbabil ca orice descendent care are o variație a acestor profiline chiar să supraviețuiască”.

O altă sursă de alergii sunt proteinele polenului numite expansine, care slăbesc pereții celulari, ușurând astfel împingerea tubului de polen către ovar. Sabotarea lor transformă polenul în mare măsură impotent. Fără expansiunile normale, „tuburile de polen pur și simplu nu ajung la ovul”, spune Devis. În schimb, „sunt un fel de aglomerație”.

Încă și alte grupuri de proteine ​​de polen pe care plantele le găsesc utile pot declanșa, de asemenea, alergeni la oameni. De exemplu, proteinele active în răspunsurile la stres ale plantelor sau utilizarea calciului de către o celulă s-au dovedit alergene, spune aerobiologul Annika Saarto de la Universitatea din Turku din Finlanda.

O mai bună înțelegere a sarcinilor alergenilor în polen ar putea ajuta pe oricine care dorea să se ocupe de munca complexă de a încerca să creeze ierburi cu strănut mic, mesteacăni sau alte plante iubite, dar supărătoare, spune Devis. Dar, oricât de atrăgător ar fi un vis pentru cei care suferă de alergii, realizarea de plante fără alergeni are provocările sale. Din cauza rolurilor vitale ale alergenilor pentru polen, cercetătorii nu pot doar să construiască toate structurile. Oamenii de știință ar trebui să-și folosească cunoștințele despre funcțiile alergenilor pentru a găsi niște înlocuitori care declanșează alergii mai puțin sau nu.

Și, deși modificarea unui soi de plante ar putea fi fezabilă – să spunem îmblânzirea unor stejari sau măslini care au contribuit la împingerea a 10 dintre parcuri urbane ale Europei în rândurile provocării cu alergii mari – este descurajant să faceți un întreg peisaj de plante care aruncă polen mai puțin. „Nu în timpul vieții mele”, prezice Devis.