Planter affyrer kemiske våben med utrolig præcision
Planter skal kunne forsvare sig mod mange former for insekter og svampeangreb. Det gør de blandt andet med giftig blåsyre. Nu har danske forskere fundet ud af, hvordan planterne gør.
sorghum, cyanid, blåsyre

Sorghum er en af mange planter, som udskiller blåsyre, når insekter eller større dyr begynder at spise af den. Nu har danske forskere fundet ud af, hvordan planten gør det. (Foto: Shutterstock)

Sorghum er en af mange planter, som udskiller blåsyre, når insekter eller større dyr begynder at spise af den. Nu har danske forskere fundet ud af, hvordan planten gør det. (Foto: Shutterstock)

Det er ikke altid lige sjovt at være en plante.

Med rødderne solidt plantet i jorden er det nemlig umuligt at stikke af, når eksempelvis et insekt lægger æg på et blad, og de udklækkede larver begynder at æde af det.

Derfor har alle planter da også udviklet snedige forsvarssystemer til at forhindre insekter og svampe i at fortære de mest vitale dele af planten. Det kan dreje sig om forsvarssystemer til at beskytte skrøbelige spirer, selve bladene, frøene eller frugterne

Hidtil har forskere haft svært ved at finde ud af, hvordan planter er i stand til hurtigt at skifte mellem de forskellige forsvarssystemer, der beskytter dem mod de forskellige former for angreb, men nu har danske forskere afluret planternes hemmeligheder.

»Det er den molekylære opbygning af forsvarssystemerne, der muliggør denne fleksibilitet, vi nu har afklaret. Det giver os en viden, som vi kan bruge til at lave bedre afgrøder og forstå, hvordan planter vil klare sig i en verden med klimaforandringer,« fortæller professor Birger Lindberg Møller fra Center for Syntesebiologi ved Københavns Universitet.

Studiet er netop offentliggjort i det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift Science.

Forsker: Brilliant studie

Lektor Ros Gleadow fra Faculty of Science ved Monash University I Australien forsker selv i netop de planter, som de danske forskere har studeret, og hun kalder det nye forskningsarbejde intet mindre end brilliant.

planter forsvar gift insekter spise cyanid

Når larver og andre insekter begynder at gnaske i blade og stængler, formår nogle planter at forsvare sig. De kan registrere, præcis hvilken fjende der angiber, og indrette forsvaret derefter. (Foto: Shutterstock)

Hun fortæller, at der i forskningskredse tidligere har været meget tvivl om delelementer af de mekanismer, som de danske forskere nu har kortlagt, men at der efter det nye forskningsresultat ikke kan være tvivl om, at det er sådan, at tingene hænger sammen.

»Der er virkelig meget data bag det her studie. God videnskab tager tid og kreativitet,« roser Ros Gleadow det nye forskningsarbejde.

Desuden mener hun ligesom Birger Lindberg Møller, at studiet baner vejen for en bedre forståelse af, hvordan man kan lave planter, som bedre kan modstå fremtidens klimaforandringer.

»Der er et behov for at udvikle sundere og mere bæredygtige afgrøder, der udnytter gødning mere effektivt, og som er i stand til at tolerere ekstrem varme og kronisk tørke. Studiet åbner for en ny måde at adressere det her problem på og lave afgrøder, der er mere sikre at spise. Jeg er meget begejstret for disse muligheder,« siger Ros Gleadow.

Mandler forsvarer sig med kemiske bomber

Nuvel, for at forstå det nye forskningsresultat er det nødvendigt at forstå, hvad planter egentlig gør, når de bliver angrebet.

Rigtig mange planter er eksempelvis i stand til at forsvare sig mod angreb fra insekter og svampe ved at aktivere et forsvarssystem, en slags ’kemisk bombe’, der frigør giftig cyanid gas (blåsyre).

Om cyanid

Cyanid (Blåsyre) bliver frigivet fra blandt andet bitre mandler, æblekerner og durraplanten.

Blåsyre er giftigt og hæmmer vejrtrækningen, hvorved personer eller dyr, som får for meget blåsyre, bliver kvalt.

Så lidt som 10 bitre mandler er nok til at slå en voksen person ihjel, mens der kun skal halvdelen til for at slå et barn ihjel.

Det sker vel at mærke kun det sted i planten, der er under angreb.

Det er denne proces, der gør bitre mandler, abrikos- og æblekerner giftige, idet der frigives cyanid, når kernerne knuses, eksempelvis hvis vi selv spiser dem.

Men planter råder over mange forskellige forsvarssystemer, der kan aktiveres individuelt, alt efter hvilke skadedyr der begynder at æde af planten.

»Enhver plante skal derfor være i stand til lynhurtigt, fleksibelt og med minutiøs præcision at omlægge sit stofskifte til produktion af et nyt sæt forsvarsstoffer,« forklarer Birger Lindberg Møller.

Sådan bruger planter cyanid som forsvar

Tag eksempelvis de bitre mandler, æblekernerne eller den afrikanske hirselignende afgrøde durra. De bruger alle cyanogene glycosider som et forsvarssystem.

Det cyanogene glycosid er i sig selv et ufarligt bittert stof og udvikler først giftigt cyanid, når cellerne, som stoffet opbevares i, ødelægges. Det sker jo netop, når du, jeg, et insekt eller en ko gnasker i dem.

Det er altså først i det øjeblik, hvor plantecellerne ødelægges, at der frigives en cyanidbombe lige i hovedet på den eller det, som tygger i planten.

Frigivelsen af cyanid gør insekterne syge, så de afholder sig fra at æde mere af planten.

planter forsvar gift insekter spise cyanid

Lækre ser de ud, abrikoser, men kernerne er giftige, idet der frigives cyanid, når kernerne knuses. (Foto: Shutterstock)

Hvis en nytilsået mark med små durra-planter ikke er indhegnet, og en ko og begynder at græsse på marken, risikerer den meget vel at dø af cyanidforgiftning.

Vi mennesker kan heller ikke bare spise bitre mandler, og hvis vi ved en fejltagelse får én i munden, spytter vi den hurtigt ud.

»Dette højt specialiserede forsvar er nøglen til, at planter kan overleve, og cyanid er kun ét ud af mange forskellige former for giftstoffer, som planter producerer som modsvar på forskellige angreb,« siger Birger Lindberg Møller.

Planter kan mærke insekters spyt

I det nye forskningsarbejde har Birger Lindberg Møller med kollegaer fundet ud af, hvordan planterne helt præcist gør på det molekylære plan, når de frigiver blåsyre (se også boksen under artiklen).

Tidligere forskning fra blandt andet Tyskland har vist, hvordan planter via påvirkning af deres cellevægge og membraner kan opfange, hvilken type insektlarve, der nu er begyndt at æde planten. Det kan planten, fordi enzymer i larvens spyt danner signalstoffer, som planten kan registrere.

Når planten ved, hvilken larve der er tale om, kombinerer den nogle af sine enzymer i bestemte store komplekser, som netop producerer de forsvarsmolekyler eller giftstoffer, som virker mod den type insektlarve, der nu sidder og æder af planten.

Forskelligt forsvar mod forskellige trusler

Den konstante udskiftning af komponenterne giver planten mulighed for hurtigt at danne forskellige forsvarsstoffer mod forskellige trusler.

»Samtidig med at enzymkomplekserne er dynamiske og hele tiden ændrer sammensætning, skal de også sikre, at der ikke slipper ufærdige giftige mellemprodukter ud til skade for plantecellen selv,« fortæller Birger Lindberg Møller. 

»Enkeltkomponenterne i enzymkomplekserne er således samlet meget præcist i forhold til hinanden på en måde, så enzymkomplekserne kommer til at fungere som et perfekt samlebånd, hvorfra kun det færdige forsvarsstof slipper ud,« fortsætter han.

planter forsvar gift insekter spise cyanid

Når planten ved, hvilket angreb der er tale om, producerer den forsvarsmolekyler eller giftstoffer, som virker mod netop den type angreb og lige der, hvor det er mest nødvendigt, eksempelvis hvor en meldugspore (billedet) er landet. (Foto: Heizer/ Wikimedia)

For at enzymkomplekset skal kunne fungere på denne præcise måde, skal membranen, det sidder indesluttet i, være negativt ladet, og bestemte molekylære komponenter skal også være til stede.

»Enzymkomplekset bevæger sig desuden, som en slags vagthund, hurtigt rundt langs plantecellens membraner og kan på den måde producere forsvarsstoffer lige der, hvor det er mest nødvendigt, eksempelvis hvor en meldugspore er landet, parat til at invadere en plantecelle,« siger Birger Lindberg Møller.

Perspektiver for fremtiden

Ifølge Birger Lindberg Møller er forståelsen af planters forsvarsmekanismer vigtig for at vide, hvad der eksempelvis kommer til at ske med planterne i fremtiden, når klimaforandringerne for alvor sætter ind.

Når det sker, vil insekter og andre skadedyr flytte sig til områder, hvor de ikke lever i dag, og deres angreb skal planterne kunne modstå. Med resultatet af det nye forskningsarbejde i hånden kan forskerne forstå, hvordan planterne vil forsøge at gøre det.

Brugte en miniature cookie cutter
PLanter, celler

Planteceller helt tæt på. (Foto: Shutterstock)

Det har indtil nu været meget svært for forskerne at undersøge enzymkomplekserne i planternes forsvarssystemer, da enzymerne inde i planter bliver adskilt fra hinanden, når forskere tager dem ud af de membraner, de sidder i.

Normalt bruger forskere forskellige detergenter (sæbemidler) for at få enzymerne ud af plantecellerne, men i det nye studie duede den metode ikke, da det netop er det enkelte enzyms samspil med andre enzymer, der er det afgørende.

Derfor måtte forskerne benytte sig af andre metoder, og ved hjælp af en helt ny teknologi lykkedes det dem at skære plantecellernes membraner ud i mikroskopiske stykker med en diameter på 0,000002 cm og isolere det dynamiske enzymkompleks, der er hjørnestenen i det cyanid-baserede forsvarssystem.

»På den måde kunne vi se, hvilke proteiner er med i processen, og hvordan de spiller samme til at danne komponenter og delkomplekser i dette meget komplicerede forsvarssystem,« forklarer Birger Lindberg Møller.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Corona-tal

Videnskab.dk går i dybden med den seneste corona-forskning. Læs vores artikler i temaet her.

Hver dag opdaterer vi også de seneste tal.

Dyk ned i grafer om udviklingen i antal smittede, indlagte, døde og vaccinationer i Danmark og alle andre lande.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's videojournalister med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.


Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs mere om det utroligt velbevarede dinosaur-foster, som du kan se herunder.

Hej! Vi vil gerne fortælle dig lidt om os selv

Nu hvor du er nået helt herned på vores hjemmeside, er det vist på tide, at vi introducerer os.

Vi hedder Videnskab.dk, kom til verden i 2008 og er siden vokset til at blive Danmarks største videnskabsmedie med 1 million brugere om måneden.

Vores uafhængige redaktion leverer dagligt gratis forskningsnyheder og andet prisvindende indhold, der med solidt afsæt i videnskabens verden forsøger at give dig aha-oplevelser og væbne dig mod misinformation.

Vores journalister fortæller historier om både kultur, astronomi, sundhed, klima, filosofi og al anden god videnskab indimellem - i form af artikler, podcasts, YouTube-videoer og indhold på sociale medier.

Vi stiller meget høje krav til, hvordan vi finder og laver vores historier. Vi har lavet et manifest med gode råd til at finde troværdig information, og vi modtog i 2021 en fornem pris for vores guide til god, kritisk videnskabsjournalistik.

Vores redaktion gør en dyd ud af at få uafhængige forskere til at bedømme betydningen af nye studier, og alle interviewede forskere citat- og faktatjekker vores artikler før publicering.

Hvis du går rundt og undrer dig over stort eller småt, vil vi elske at høre fra dig og forsøge at give dig svar med forskernes hjælp. Send bare dit spørgsmål til vores brevkasse Spørg Videnskaben.

Vi håber, at du vil følge med i forskningens forunderlige opdagelser her på Videnskab.dk.

Få et af vores gratis nyhedsbreve sendt til din indbakke. Du kan også følge os på sociale medier: Facebook, Twitter, Instagram, YouTube eller LinkedIn.

Med venlig hilsen

Videnskab.dk