A fitokrómok a növény szemei. Lehetővé teszik számukra, hogy érzékeljék a fény színének, intenzitásának és minőségének változásait, így a növények reagálni és alkalmazkodni tudnak.

“A növény életének minden aspektusát irányítják” – mondja Clark Lagarias, a Davis-i Kaliforniai Egyetem biokémiaprofesszora.

A szárazföldi növények fitokrómjai a vörös fényre reagálnak – a növények elnyelik a vörös fényt és visszaverik a zöldet, ezért néznek ki zöldnek. A vörös fény nem hatol be messzire a vízbe, és egyes tengeri és part menti algákból hiányoznak a fitokróm gének.

Másokból viszont nem, ezért Lagarias és munkatársai megvizsgálták a különböző algákból származó fitokrómok tulajdonságait, és megállapították, hogy az algák fitokrómjai – a szárazföldi növényekével ellentétben – képesek érzékelni a fényt a teljes látható spektrumban – kék, zöld, sárga, narancs, vörös és távoli vörös.

Ez a széles spektrális lefedettség valószínűleg segít az algáknak abban, hogy bármilyen fényt kihasználjanak az óceánban – mondja Lagarias -, akár a változó körülményekhez igazítják fénygyűjtő kémiájukat, akár a felszíni fényszint változásával emelkednek és süllyednek a vízoszlopban.

Mivel a fény különböző színei különböző mélységekbe hatolnak a vízben, az algáknak olyan kihívásokkal kell szembenézniük a fénygyűjtés során, amelyekkel a szárazföldi növényeknek nem. A Proceedings of the National Academy of Sciences című folyóiratban közzétett új kutatás azt mutatja, hogy az algák képesek felnőni a feladathoz.

“Voltam ott és vissza”

Maguk a fitokrómok hosszú evolúciós múltra tekintenek vissza, és valószínűleg az oxigén és a bilinek, a klorofillhoz szorosan kapcsolódó pigmentmolekulák és a hemoglobin oxigénhordozó heme pigmentje közötti kölcsönhatásból alakultak ki, mondja Lagarias.

Az ősi forma a jelek szerint érzékeny a vörös fényre, hasonlóan a modern szárazföldi növények fitokrómjaihoz. Az eredet és napjaink között azonban a fitokrómok egy hatalmas változatosságot mutató szakaszon mentek keresztül, amikor a hullámhosszok sokkal szélesebb skáláját tudták érzékelni.

“Ez egy olyan molekula, amely oda-vissza járt” – mondja Lagarias.

A felfedezések segítenek a kutatóknak jobban megérteni a fény és a fényre adott válaszok szerepét az ökológia alakításában, valamint modellként szolgálnak arra, hogy az élő sejtek hogyan reagálnak a fényre. Segíthetnek a különböző fényviszonyokat kihasználni képes vízi növények nemesítésében is.

A tanulmány szerzői a UC Davis, a Rutgers University, a Monterey Bay Aquarium Research Institute és a Canadian Institute for Advanced Research munkatársai. A Nemzeti Egészségügyi Intézetek, a Nemzeti Tudományos Alapítvány, az Egyesült Államok Mezőgazdasági Minisztériuma, a Védelmi Minisztérium, a Packard Alapítvány, valamint a Gordon és Betty Moore Alapítvány biztosította a finanszírozást.