Vieni jų yra valgomi ir maistingi, kiti tinka floristikoje bei gamina cheminį junginį, kuris švyti ultravioletinėje šviesoje. Apie šių augalų skirtumus, būdingus bruožus ir įdomiąsias savybes pasakoja VDU Botanikos sodo mokslo darbuotoja dr. Asta Malakauskienė.

„Nors abiejų medžių pavadinimai panašūs, tačiau šie medžiai labai skirtingi – jie priklauso skirtingoms šeimoms – kaštonas kaštoninių šeimai, o kaštainis – bukinių šeimai. Kaštainis daug artimesnis ąžuolams ir bukams nei kaštonams. Iš pietryčių Europos ir mažosios Azijos kilęs valgomasis kaštainis Lietuvoje dar gana retai auginamas. Šio augalo sėklos (riešutai) yra valgomos, jos maistingos, tačiau turi būti specialiai paruoštos (skrudinamos, verdamos arba kepamos). Paprastojo kaštono sėklos nėra valgomos, tačiau jas galima panaudoti floristiniais tikslais arba tiesiog žaidimams“, – teigia VDU Botanikos sodo Mokslo skyriaus Dendrologijos ir fitopatologijos mokslo sektoriaus mokslo darbuotoja dr. Asta Malakauskienė.

Valgomasis kaštainis kaip ir ąžuolas yra ilgaamžis medis, jis gali gyventi ir tūkstantį metų, todėl pasaulyje šių medžių kamienai sulaukia įspūdingų apimčių – net iki 6 metrų skersmens. Skiriasi kaštainio ir kaštono tiek vaisių, tiek lapų išvaizda ir forma, tiek žiedai, žydėjimo laikas ir vaisiai. Kaštainio lapai yra pailgi, lacentiški, dantytais kraštais apie 16–28 cm ilgio ir 5–9 cm pločio, jų nepuola keršakandės.

Kaštono lapai yra sudaryti iš 5–7 lapelių, kurių ilgis 13–30 cm. Paprastieji kaštonai žydi pavasarį (gegužę) baltais su raudona dėme vainiklapio viduryje stambiais (10–30 cm aukščio) kvapniais šluotelės formos žiedynais. Valgomieji kaštainiai žydi birželio-liepos mėnesiais viršun nukreiptais 10–20 cm ilgio gelsvais vyriškų žiedų žirginėliais ne itin malonaus kvapo bei smulkiais neišvaizdžiais moteriškais žiedais, kurie paprastai išsidėstę ūglių viršūnėse. Rudenį kaštainiai subrandina spygliuotą netikrąjį vaisių goželį, kurio viduje būna 3–7 rudos spalvos sėklos.

„Kaštonas yra ypatingas ne tik tuo, kad yra vaistinis augalas, bet ir tuo, kad gamina ypatingą medžiagą – eskuliną. Šis cheminis junginys švyti ryškia šviesiai mėlyna spalva apšviestas ultravioletine šviesa. Manoma, kad ši medžiaga kaštonams padeda ne tik apsisaugoti nuo jį griaužiančių kenkėjų (šis junginys jiems nuodingas), bet ir apsaugoti pumpurus nuo ultravioletinių spindulių (ypač anksti pavasarį)“, – teigė mokslininkė.

VDU Botanikos sode auga trys valgomojo kaštainio medžiai: seniausias sodintas apie 1950 m. sodo medelyno teritorijoje, dar du jaunesni (sodinti 1982 m., gauti iš Vokietijos Špėto medelyno) auga sodo teritorijoje saloje prie senosios Aukštosios Fredos dvaro sodybos ledainės pastato.

Šiais metais dera du kaštainiai, jų spygliuotus vaisius galite pamatyti ir sodo medelyne, ir parko teritorijoje. „Kaštainio riešutai pas mus dažnai būna tušti, užauga daug mažesni negu šalyse, iš kurių jie kilę. Visgi sveikos ir subrendę kaštainių sėklos rastos Botanikos sode dažniausiai yra neverdamos ir nekepamos, bet sėjamos ir užauginami nauji kaštainių sodinukai“, – teigė dr. Asta Malakauskienė.

Nuotraukos dr. A. Malakauskienės ir J. Šabūnaitės

Tyrėja kvies sužinoti, kokias išmaniąsias augalų paslaptis pavyko pamatyti ir nufotografuoti Lietuvoje bei kokių įdomybių ir žinių ji pasisėmė iš pasaulio mokslininkų atradimų. Paskaita vyks rožyne prie oranžerijos, pradžia – 21.45 val.

„Nors mūsų akys nėra pritaikytos matyti kai kurias augalų paslaptis, tačiau galime pasitelkti ultravioletinės šviesos šaltinį, kad pamatytume tai, kas skirta vabzdžiams apdulkintojams ar kai kuriais atvejais vabzdžiams „aukoms“; paukščiams, ropliams, smulkiems graužikams – sėklų išnešiotojams ir panašiai. Beveik visus augalus galima būtų vadinti biofluorescenciniais organizmais, kadangi juose ultravioletinėje šviesoje raudonai fluorescuoja chlorofilas.

Melsvai žalia (480–520 nm ilgio banga) fluorescencija augaluose dažnai susijusi su ferulo rūgštimis, kovalentiškai sujungtomis prie ląstelių sienelių, o raudona (620–700 nm ilgio banga) ir tolimoji-raudona (700–850 nm ilgio banga) fluorescencija – chlorofilu žalio mezofilio ląstelių chloroplastuose. Biofluorescenciniai organizmai – organizmai, švytintys apšvietus papildomu šviesos šaltiniu (dažniausiai ultravioletine šviesa), nes juose yra medžiagos (fotoproteinai arba fluorescuojantys baltymai, terpenoidai, kumarino glikozidai, kurkuminoidai ir begalės kitų), kurios geba vieno bangos ilgio šviesą sugerti, transformuoti ir atspindėti kito bangos ilgio šviesą“, – apie augalų fluorescenciją pasakojo dr. Asta Malakauskienė.

Anot jos, aukštesniuosiuose augaluose, dumbliuose ir bakterijose chlorofilo fluorescencija yra daugeliu atveju vertinama kaip fotosintetinės energijos konversijos (saulės energijos virsmo į cheminę energiją) rodiklis.

Parodo augalo būklę ir pritraukia galimus žiedo lankytojus

„Remiantis chlorofilo fluorescencija galima įvertinti, ar augalai yra geros būklės, aktyviai vykdo fotosintezę, ar vaisiai pakankamai prinokę, kurios augalo dalys paveiktos tam tikrų ligų, kuriose dalyse prasidėjo puvimas, džiūvimas ir panašiai. Fluorescencijos intensyvumą lemia fluorescuojančių medžiagų koncentracija, vidinė lapų ląstelių optika, leidžianti laisvai prasiskverbti šviesai arba ją slopinanti, taip pat energijos pasiskirstymas tarp vienu metu augale vykstančių procesų (fotosintezės, šilumos gamybos bei chlorofilo fluorescencijos emisijos)“, – teigė dr. A. Malakauskienė.

Tai, kaip žiedai atrodo vabzdžiams apdulkintojams yra labai svarbu augalui, kad pritrauktų kuo daugiau galimų žiedo lankytojų. Anot dr. A. Malakauskienės, ne tik kvapas, spalva ar specifinė žiedo forma vilioja vabzdžius. „Pasirodo, kad fluorescuojančios žiedų dalys (kuokeliai su žiedadulkėmis, purkos, nektarinės ir kt.) yra dar vienas pritraukiantis veiksnys.

Pavyzdžiui, žalia spalva fluorescuoja pigmentai betaksantinai (dienos šviesoje jie yra geltonos–oranžinės spalvos), o bitės ir kai kurios šikšnosparnių rūšys turi regos receptorius, kurie jautrūs žaliai šviesai, ir dėlto gali geriau aptikti ryškesnius taikinius (geltonai–oranžinius žiedus) nei blausius.

Žiedo švytėjimas ultravioletinėje šviesoje gali būti būdingas tam tikrai augalų rūšiai, bet gali ir atsirasti trumpam tam tikrose žiedo dalyse. Dulkinės, liemenėlis (žiedo dalis jungianti purką su mezgine) ir žiedadulkės kartais pasižymi trumpalaike fluorescencija“, – teigė dr. A. Malakauskienė.

Ypač ryškiai fluorescuoja kai kurių žiedų nektarinės (pavyzdžiui, dygiosios slyvos žiedų). Manoma, kad ten kaupiasi fluorescuojantys fenoliniai junginiai. „Ultravioletinėje šviesoje švyti ir kai kurių augalų neapvaisintų žiedų purkos, tačiau švytėjimas nėra ryškus, gana sunku jį užfiksuoti fotoaparatais. Kartais švyti ir tam tikros zonos pažiedėse. Vabzdžiaėdis augalas Nepenthes khasiana savo ąsotėlio formos žieduose turi ultravioletinėje šviesoje melsvai švytinčią zoną, kad priviliotų aukas įskristi į vidų“, – pasakojo mokslininkė.

Švyti ir vaisiai bei daržovės

Didelė vaisių ir daržovių įvairovė taip pat pasižymi chlorofilo fluorescencijos pokyčiais, kuomet jie bręsta, noksta, sirpsta ar atsako į stresą iš aplinkos (pavyzdžiui, prinokuosiame obuolyje chlorofilas, apšvietus ultravioletine šviesa, švytės silpnai raudonai).

Kaip teigia dr. A. Malakauskienė, kai kurie vaisiai atvirkščiai – sunokę pradeda fluorescuoti stipriai dėl to, kad juose ima kauptis chlorofilo irimo produktai (pavyzdžiui, prinokusiuose bananuose susikaupia chlorofilo katabolitas 56 (FCC-56), kuris lemia prinokusių bananų švytėjimą šviesiai melsva spalva). „Kam prinokusiam bananui švytėti? Mokslininkai mano, kad galimi du variantai – švytėjimas skirtas šikšnosparniams, mintantiems bananais ir skraidantiems daugiausia nakties metu, arba tai paties vaisiaus apsauga nuo ultravioletinių spindulių. Melsvos spalvos fluorescenciją (kartais ryškiai geltoną ar žalsvai geltoną) galime pastebėti daugelyje džiūstančių ar pradėjusių pūti augalo dalių, tai taip pat susiję su chlorofilo irimo produktais“, – pasakojo mokslininkė.

Apsaugo nuo kenkėjų ir žolėdžių

„Dauguma uosių ir kaštonų rūšių sintetina eskuliną (angl. aesculin, kumarino glikozidas – eskuletino 6-O-gliukozidas) ir eskuletiną (hidroksikumarinas). Manoma, kad šis melsvai švytintis junginys yra augalų sintetinamas ne šiaip sau, o apsaugoti pumpurus nuo ultravioletinių spindulių bei apsisaugoti nuo kenkėjų ir žolėdžių (kadangi jis jiems nuodingas). Eskulino yra taip pat žalčialunkio medienoje, pienėse (daugiau lapuose ir žieduose nei šaknyse) ir karpažolėse. Sakai dažniausiai sudaryti iš įvairių terpenų. Būtent dėl terpenų sakai yra toksiški, bet taip pat gana ryškiai fluorescuoja 450–610 nm ilgio banga (nuo mėlynos, iki žalios ir geltonos, net iki oranžinės spalvos)“, – pasakojo tyrėja.

Kai kurių sumedėjusių augalų mediena ultravioletinėje šviesoje švyti geltona, žalia, oranžine, rausva ar melsva spalva. „Medžiui bręstant ir senstant, šerdies zonoje kaupiasi ypač daug fenolinių junginių (rūgščiojo žagrenio šioje medienos zonoje randama daug įvairių taninų ir flavonoidų, o su amžiumi jų koncentracija didėja). Baltažiedės robinijos šerdies medienoje rasta 41 skirtingų flavonoidų, bet yra duomenų, kad švytėjimą pagrinde lemia robinetino koncentracija“, – teigė dr. A. Malakauskienė.

Ciberžolės gamina geltonai fluorescuojantį kurkuminą. „Kurkuminas yra diarilheptanoidas, priklausantis kurkuminoidų grupei, kurie yra natūralūs fenoliai atsakingi už ciberžolės geltoną spalvą. Kurkumino spalva rūgštiniame ir šarminiame tirpale nevienoda: rūgštiniame geltona, o šarminiame raudono atspalvio.

Kai kurie pienines sultis gaminantys augalai, taip pat švyti ultravioletinėje šviesoje. Perlaužus stiebą ar nuplėšus didžiosios ugniažolės lapą, pamatytume oranžiniai fluorescuojančias sultis (jose gausu fenolinių junginių, dopamino, įvairių alkaloidų, bet daugiausiai oranžinę fluorescenciją lemia berberino arba cheleritrino fluorescencija). Paprastosios kiaulpienės baltose sultyse taip pat yra fluorescuojančių medžiagų: flavinų, kumarinų, flavonoidų ir jų glikozidų“, – apie įdomiosios gamtos paslaptis pasakojo dr. Asta Malakauskienė.

Paskaita „Išmanusis augalų švytėjimas“ yra viena iš renginio „Kvapų naktis“ dalių. Renginys vyks VDU Botanikos sode liepos 17 d., penktadienį. Su išsamia „Kvapų nakties“ programa kviečiame susipažinti www.botanika.vdu.lt

„VDU Botanikos sodas gali didžiuotis seniausiomis ir didžiausiomis Lietuvoje augančiomis tikrosiomis metasekvojomis. Jos išaugintos iš sėjinukų, kuriuos žymus miškininkas ir dendrologas L. Čibiras 1959 m. parvežė į Lietuvą iš Sočio dendrariumo“, – sakė VDU Botanikos sodo Dendrologijos kolekcijų sektoriaus mokslo darbuotoja dr. Asta Malakauskienė.

Anot mokslininkės, tikrosios metasekvojos „žydėjimą“ galima vadinti sensacinga naujiena: iki šiol per visą Botanikos sodo istoriją į Lietuvos nacionalinius genetinius išteklius įtrauktas augalas dar nebuvo pasiruošęs daugintis.

„Labai sunku patikėti, kad taip įvyko. Trylika metų tris kartus per savaitę medį stebiu, ir štai taip netikėtai jis ėmė „žydėti“! Kiekvienas augalas daugintis pradeda sulaukęs tam tikro amžiaus. Matyt, tikrajai metasekvojai mūsų sąlygomis toks laikas jau atėjo. Šiuo metu yra sukrauti vyriški strobilai (mikro), laukiame – gal bus ir moteriškųjų (makro). Tuomet tikėtina, kad sulauksime ir kankorėžių“, – sakė metasekvojos „žydėjimą“ užfiksavusi VDU Botanikos sodo dendrologė Jolanta Šabūnaitė.

Labai sunku patikėti, kad taip įvyko. Trylika metų tris kartus per savaitę medį stebiu, ir štai taip netikėtai jis ėmė „žydėti“.

Tikroji metasekvoja (Metasequoia glyptostroboides Hu et W. C. Cheng) – kiparisinių šeimos, Sequoioideae pošeimio, vienintelė tebegyvuojanti iš metasekvojų genties medžių rūšis. Tai – reliktinė, natūraliose augavietėse labai reta rūšis. Ji žemėje gyvena daugiau kaip 50 milijonų metų (pagal rastas Mezozojaus geologinės eros fosilijas). Pirmą kartą metasekvojų gentį aprašė japonų paleobotanikas Shigeru Miki 1941 metais.

Buvo manyta, kad metasekvojos išnykę, kol 1943 m. kinų miškininkas Zhan Wang’o surado nedidelį neatpažintą augalą kalnuotame regione Hubėjaus provincijoje. 1948 m. jį kaip identifikuotą ir augančią gyvą Metasequoia glyptostroboides rūšį apibūdino kinų botanikai Wan Chun Cheng ir Hu Xiansu. Tikrosios metasekvojos natūralus savaiminio paplitimo arealas yra vidurio Kinijoje Sičuano ir Hubėjaus provincijos.

Natūralioje buveinėje užauga 30–40 metrų (kartais siekia 50 m) aukščio, tačiau Lietuvoje 50 metų medžiai siekia 11 metrų aukštį. Tai – spyglius metantis, vienanamis ir greitai augantis augalas. Spygliai minkšti, sodriai žalios spalvos spalvos, rudenį nusispalvina auksiniu-bronziku atspalviu, o prieš žiemą nukrenta.

VDU Botanikos sode auga trys metasekvojos.

Natūraliai švytinčius augalus nori sukurti mokslininkai, kurie domisi bioliuminescencijos procesu – jo metu organizmas cheminių reakcijų dėka sugeba skleisti šviesą tamsoje. MIT profesoriaus Michaelo Strano vadovaujama tyrėjų grupė JAV sukūrė ryškiai šviečiantį augalą, kuris po specialių nanodalelių įšvirkštimo švietė beveik keturias valandas. Tuo tarpu Prancūzijoje Sandra Rey kartu su kitais mokslininkais bando išspręsti pastatų apšvietimo klausimą naudojant bioliuminescencines bakterijas, cirkuliuojančias vandenyje permatomuose vamzdžiuose.

Lietuvoje apie bioliuminescencinių organizmų įvairovę kol kas surinkta nepakankamai informacijos. VDU mokslininkai tyrinėja, kokių dar šviečiančių organizmų, be grybienos ir visiems gerai žinomų jonvabalių, galime pamatyti naktį mūsų šalyje, kokiu laiku ir kokioje temperatūroje šie organizmai šviečia. Taip pat domimasi ir Lietuvoje dar mažai tyrinėtu vietinių augalų, grybų ir vabzdžių biofluorescencijos reiškiniu – kuomet po ultravioletine šviesa (UV) švyti dažniausiai tam tikra augalo, grybo ar vabzdžio kūno dalis.

Švytėjimą palaikė skraidančiomis lėkštėmis

VDU Botanikos sodo mokslo darbuotoja, dendrologė dr. Asta Malakauskienė pasakoja, kad natūralus švytėjimas gamtoje yra gana paplitęs reiškinys: pradedant nuo jonvabalių, gilumų žuvų ir baigiant žaltvyksle – klaidžiojančios liepsnos reiškiniu, kai švyti savaime įsiliepsnojančios „pelkių dujos“, dega metano, difosfano ir kitų dujų mišinys.

„Mičigane prieš 50 metų tokias klaidžiojančias šviesas pamatę žmonės palaikė jas skraidančiomis lėkštėmis. Tačiau tai buvo tik pelkių dujų degimas. Naktį švytėti gali grybai, jonvabaliai, žemlindės, kolembolos, sliekai, įvairūs gyviai vandenyno gilumose. Žaltvykslė pasitaiko pelkėse, miškuose ir jau daugybę metų audrina žmonių vaizduotę – tokia klaidžiojanti liepsna sutinkama įvairiose pasaulio religijose, liaudies motyvuose apie vaiduoklius ir magiją“, – sako dr. A. Malakauskienė.

Anot mokslininkės, gyvų organizmų švytėjimas tamsoje vadinamas bioliuminescencija – tai yra reiškinys, kuomet, dalyvaujant fermentui liuciferazei, organizmų viduje įvyksta organinio junginio liuciferino oksidacija. Ne mažiau įspūdingas gyvų organizmų ir augalų švytėjimas po UV šviesa, vadinamas biofluorescencija: šio proceso metu gyvame organizme dažnai tik tam tikrose vietose susikaupia cheminės medžiagos, kurios sugeria vieno ilgio bangos šviesą, o atgal skleidžia kito ilgio. Esminis skirtumas yra tas, jog biofluorescencijai pamatyti reikalingas kitas šviesos šaltinis – pavyzdžiui, UV šviesos žibintuvėliai (dažniausiai galima įsigyti 396 nm bangos ilgio).

„Neseniai mokslininkai išsiaiškino, kad daugelio augalų (ypač erškėtinių šeimos) žiedų dalys švyti po UV šviesa (biofluorescuoja). Manoma, kad šis švytėjimas ne atsitiktinis – tai signalas vabzdžiams apdulkintojams, kad jie geriau pastebėtų žiedą ir jį greičiau aplankytų.

Kai kurių vabzdžiaėdžių augalų švyti ąsotėlio žiedas paviršiuje – tai spąstai smalsiems vabzdžiams“, – pasakoja VDU Botanikos sodo darbuotoja.

Nanobionika: augalai su „supergaliomis“

Švytintys augalai gali turėti didelę praktinę naudą žmonėms. MIT mokslininkai jau kuria novatorišką technologiją: savotiškus dažus, kuriuos užpurškus ant augalų daigų, jie užaugę švytėtų ir taptų ekonomiškais šviesos šaltiniais – galėtų būti naudojami vietoj šviestuvų namuose arba žibintų gatvėse.

Šiandien net 20 proc. išnaudojamos energijos pasaulyje yra skirta apšvietimui – todėl šios problemos sprendimas yra itin aktualus, tikina amerikiečių tyrėjai. „Augalai gali patys save pataisyti, jie turi savo pačių energiją ir jau yra prisitaikę prie lauko sąlygų. Manome, kad tai idėja, kurios laikas jau atėjo. Tai ideali problema, kurią gali imtis spręsti nanobionika“, – paaiškina MIT tyrimo vadovas prof. M. Strano.

Mokslininkai taip pat tikina, jog ateityje tokie augalai galės patys nustoti švytėti priklausomai nuo aplinkos sąlygų, pavyzdžiui, šviečiant saulei. MIT tyrėjai dirba augalų nanobionikos srityje: tai novatoriški tyrimai, kurių metu augalams suteikiamos naujos savybės, pasitelkiant nanodaleles. Pagrindinis amerikiečių tikslas – pasiekti, kad augalai perimtų daugelį funkcijų, kurias šiuo metu atlieka elektros įrenginiai. Nanobionikos tyrinėtojai jau sukūrė augalus, galinčius aptikti sprogmenis ir perduoti šią informaciją į išmaniuosius telefonus, taip pat – augalus, kurie gali patys priminti, jog juos reikia palaistyti.

Lietuvoje švyti ne tik grybai

Lietuvos tyrėjus taip pat masina gamtoje aptinkamas švytėjimas. Mūsų šalyje švytėti gali apie 23 rūšių grybai: paprastieji kelmučiai, žagarūnai, tamprieji kazlėkai, sklerotinės ir ilgakotės plempės, paprastieji žaliagrybiai, aitrieji baltikai ir kiti. Daug kitų rūšių minima įvairiuose rašytiniuose šaltiniuose bei tautosakoje, tačiau apie jų švytėjimą iki šiol trūksta faktinių įrodymų. Kadangi daugelis šių grybų yra medienos skaidytojai, nenuostabu, kad mediena, kurioje įsikuria šie grybai, tamsoje švyti žalia spalva.

VDU mokslininkė A. Malakauskienė ištyrė tokią švytinčią medieną ir jos švytėjimo „elgesį“: paaiškėjo, kad kelmučio skaidoma lazdyno ir ąžuolo mediena ima švytėti intensyviau, kai yra maitinama džiūvėsėliais arba miltų ir vandens tirpalu. Švytėjimą atnaujinti kas keletą dienų galima nupjovus naują keleto milimetrų storio medienos sluoksnį – jis ima šviesti praėjus apie 4 valandoms nuo nupjovimo. Taip pat reikia tokią medieną kartkartėmis padrėkinti, nes kai grybui per daug sausa, švytėjimas nuslopsta ir galop „išsijungia“.

Be jonvabalių ir šviečiančių grybų Lietuvoje gyvena dar ir kitų švytėsių: spalio-lapkričio mėnesį Vilniuje buvo rastos šviečiančios žemlindės – maži šviesiai rusvi šimtakojai, kurių pilvelio dalis šviečia žaliai. Spėjama, jog mūsų šalyje turėtų būti ir šviečiančių kolembolų – mažų, į vorus panašių minkšto kūno nariuotakojų, randamų Latvijoje ir Lenkijoje. Biržų rajone prieš 20 metų buvo rasta liuminescencinė samanų rūšis – plunksninė švitrelė, kuri dėl specialių protonemos ląstelių atspindi šviesą gelsvai žalsva šviesa ir žmogaus akiai atrodo, kad prieblandoje ar pavėsyje ji švyti.

Tarp entuziastų – ne tik mokslininkai, bet ir studentai

Švytinčiais organizmais besidominti mokslininkė savo patirtimi neseniai dalinosi prestižinėje Venecijos architektūros bienalėje. Tyrėja šį reiškinį itin aktyviai populiarina ir Lietuvoje – rengia paskaitas, seminarus, specialias šviesų instaliacijas su jonvabaliais ir gėlėmis.

Pasak dr. A. Malakauskienės, gamtoje sutinkamos natūralios švieselės ją domina jau seniai. „Vieną lietingą vasarą kaime (Molėtų r.) nukirtus supuvusį nedidelį ąžuolą, augusį prie pelkės, naktį jo malkos ėmė švytėti žalia šviesa. Tas fantastiškas vaizdas tiesiog užbūrė, nuo to įvykio viskas mano galvoje apsivertė aukštyn kojom – bandau sukurti tokius šviečiančius gražius dalykus, kokius tą vasarą man parodė magiška gamta“, – paaiškina VDU dendrologė, savo atradimus skelbianti ir socialinio tinklo „Facebook“ grupėje „Lietuvos bioliuminescencijos entuziastai“.

Pasitelkdami naujausias technologijas, augalus švytėti UV šviesoje sėkmingai priverčia ir studentai – VDU ir Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro (LAMMC) magistras Algirdas Kazlauskas savo studijų baigiamajame darbe į augalus perkėlė mėlynąjį fluorescuojantį baltymą.

„Tai galima pavadinti naujų genetinės inžinerijos metodų pradžia: buvo sukurti nauji fluorescuojantys augalai, naudojant metodą „GoldenBraid“. Šio metodo pagrindas – trumpas modulines DNR dalis, kurias galima sukurti sintetiniu būdu, sujungti į vieną ilgą grandinę. Metodas yra labai perspektyvus, nes jis yra pigesnis ir paprastesnis už kitus“, – paaiškina A. Kazlauskas.

Duomenų apie grybų švytėjimo faktus Lietuvoje kol kas labai mažai surinkta ir publikuota, tačiau šiais metais VDU Botanikos sodo dendrologai džiaugiasi reta galimybe patyrinėti šviečiančią medieną ir pasidalinti surinkta informacija.

„Pasaulyje yra žinomos apie 75 bioliuminescencinių grybų rūšys, dauguma jų randamos tropinėse šilto klimato zonose. Angliškai švytinčios medienos reiškinys vadinamas „foxfire“, o Lietuvoje kartais šiuo reiškiniu alternatyviai aiškinamas „žaltvykslės“ reiškinys (nors ir ne visai tiksliai atitinka, nes bioliuminescencinių grybų šviesa nėra „klaidžiojanti“)“, – pasakojo VDU Botanikos sodo mokslo darbuotoja, bioliuminescencinių grybų ieškotoja dr. Asta Malakauskienė.

Negausiuose šaltiniuose minima, kad Lietuvoje turėtų švytėti bent 7 rūšių grybų: paprastojo kelmučio (lot. Armillaria mellea, angl. Honey Fungus), žagarūno (lot. Clavaria botrytis arba Ramaria botrytis), kuris seniau vadintas „naktižibiu“, tampriojo (baravyko) kazlėko (lot. Suillus bovina), kuris seniau vadintas „žibanakčiu“ arba „naktižieda“, sklerotinės plempės (Collybia tuberosa), ilgakotės plempės (Collybia radicata), paprastojo žaliagrybio (Chlorociboria aeruginascens) ir aitriojo baltiko (Tricholoma sciodes) micelis arba vaisiakūniai. Taip pat Lietuvoje dažnai randamas ąžuolinis skiautenėlis (Panellus stipticus) – rūšis, kuri puikiai žinoma kaip bioliuminescencinė rytinėje šiaurės Amerikos dalyje, tačiau mūsų šalyje nešvyti.

Anot dr. A. Malakauskienės, bioliuminescencijos reakcija grybuose yra jau neblogai ištirta: švytėjimas vyksta, kai liuciferinas (reakcijos substratas) oksiduojamas iki oksiliuciferino, o pastarasis sugrįžta į pirminę būseną atiduodamas deguonį ir energiją šviesos pavidalu. „Reakcijoje dalyvauja fermentas liuciferazė. Neseniai atrasta, kad šis fermentas gali jungtis ir prie įvairių liuciferino junginių, tokiu būdu galima išgauti įvairių spalvų švytėjimą. Reakcijai vykti reikalingas deguonis, taip pat energijos šaltinis (ATP (adenozintrifosfatas), NADH (redukuotas nikotinamido adenino dinukleotidas) arba NADPH (redukuotas nikotinamido adenino dinukleotido fosfatas). Bioliuminescencinės grybienos šviesos bangos ilgis yra apie (520–530 nm). Esant palankioms augimui sąlygoms (drėgmei ir temperatūrai), daugelio medieną skaidančių grybų micelio švytėjimas vyksta nepriklausomai nuo šviesos aplinkoje (24 val. per parą)“, – pasakojo bioliuminescenciniais grybais besidominti dr. A. Malakauskienė.

Geriausia stebėti rudenį

Kai kurių tropikuose randamų grybų vaisiakūniai „įjungia“ ar „išjungia“ vaisiakūnių švytėjimą priklausomai nuo apšvietimo aplinkoje. Manoma, kad tai yra susiję su cirkadiniu ritmu. Kol kas grybų micelio švytėjimo gamtinė funkcija nėra tiksliai išaiškinta. Galvojama, kad tai yra šalutinis oksidacinio metabolizmo produktas lignino skaidyme. „Paprastojo kelmučio sukeltas medienos švytėjimas vienas iš giliausiai ištyrinėtų, kadangi ši grybų rūšis paplitusi visame šiauriniame pusrutulyje. Literatūroje nurodoma, kad paprastojo kelmučio bioliominescencijai optimali temperatūra lygi 22–25ºC, tačiau švytėjimas matomas nuo 1 iki 30ºC. Taip pat reakcijai svarbus ir terpės rūgštingumas, tačiau įvairūs literatūros šaltiniai nurodo skirtingas optimalias terpės pH sąlygas: vieni teigia, kad grybiena greičiausiai auga ir ryškiausiai šviečia, kai terpės pH 5,7–6,0; kiti – kai pH 3–3,5. Lietuvoje švytinčios medienos galima pamatyti ir vasaros antroje pusėje, bet daugiau rudenį. Pateikiamose fotografijose matomi pavyzdžiai buvo rasti rugpjūčio ir spalio mėn.“, – sakė  A. Malakauskienė.

Svarbus medienos drėkinimas

Keletas švytinčios medienos pavyzdžių šiais metais pakliuvo ir į VDU Botanikos sodo dendrologų rankas. „Kadangi neturime mikologijos specialisto, savanoriškai patyrinėjome šiuos pavyzdžius su esamomis techninėmis galimybėmis. Iš literatūros šaltinių sužinojome, kad paprastajam kelmučiui maitinti naudojami salyklas, miltų tirpalas arba malti džiūvėsėliai, bandėme pamaitinti turimus medienos (sutrūnijusios lazdyno ir mažiau suardytos ąžuolo) pavyzdžius miltų tirpalu ir džiūvėsėliais – švytėjimas abiem atvejais suintensyvėjo, tačiau antru atveju sustiprėjo labiau“, – pasakojo VDU Botanikos sode dirbanti Asta. Anot bioliuminescencijos entuziastės, norint, kad medienos gabalai švytėtų, reikia juos pastoviai drėkinti, kad neišdžiūtų: per daug drėgmės nereikia: tuomet bioliuminescencijos reakcija nevyksta, nes negaunama pakankamai deguonies.

Pažeidus medieną, švytėjimas naujoje vietoje prasideda po 3,5–4 val. lauko sąlygomis ir nuo 15 iki 45 min. patalpose, jei grybui yra užtikrinama optimali temperatūra, drėgmė ir pakankamai maisto. „Padarėme keletą turimų medienos pavyzdžių nuotraukų skenuojančiu elektronų (SEM, Scanning Electron Microscope, Hitachi TM3000) ir šviesiniu mikroskopais. Matyti, kad didžioji grybų hifų dalis gyvena brazde. Kai mediena nėra stipriai suardyta, išilginiame medienos pjūvyje grybų hifų tankis didelis vandens induose (trachėjose), kai mediena stipriai suardyta – jų apstu visur“, – apie tyrinėjimus pasakojo A. Malakauskienė.

Buria bioliuminescencinių organizmų entuziastus

Duomenų apie grybų švytėjimo faktus Lietuvoje kol kas labai mažai surinkta ir publikuota: kur jų randama, kokiu metu, kokiomis sąlygomis, kokios rūšys sukėlė švytėjimą, kokios grybo dalys šviečia, kokio amžiaus vaisiakūniai šviečia ir pan. „Nufotografuoti švytėjimą nėra lengva, nes tam reikalingas jautrus aparatas, stabilus pagrindas fotografuojant, nes nejudant reikalingas bent 20 sekundžių išlaikymas naktiniu režimu, kad aparatas spėtų sugaudyti neintensyvų žalsvos šviesos srautą“, – sakė A. Malakauskienė, kuri siekia surinkti kuo daugiau informacijos apie Lietuvos bioliuminescencinių organizmų įvairovę, paplitimą, švytėjimo laiką ir elgseną. Šiuo tikslu jau sukurta „Lietuvos bioliuminescencijos entuziastų“ grupė socialinėje erdvėje „Facebook“ (https://www.facebook.com/groups/340983983030465/).

Paskyroje kviečiami visi besidomintieji šiuo reiškiniu prisijungti, diskutuoti, sužinoti bei rinkti pasakojimus ar faktinę medžiagą (nuotraukas ar nedidelius mėginių pavyzdžius) apie bioliuminescencinius Lietuvos organizmus.

Pasipuošusi neįprastu, naktį šviečiančiu medžių fėjos kostiumu, A. Malakauskienė sukūrė stebuklingą pievą. Joje skleidėsi gėlės bei lapai (pagaminti iš akytojo polietileno plėvelės, ekstruzinio polistirolo, vielučių, LED girliandų, padažyti fluorescenciniais dažais ir kt.), po medžiais kabėjo šviečiantys jonvabaliai (pagaminti iš akytojo polietileno plėvelės, dėkliukų kiaušiniams, vielučių bei LED balionų). Dar daugiau sutemus, medžių fėja vaikams ir jų tėveliams parodė, kaip patiems pasidaryti mažus jonvabaliukus stikliniuose indukuose. „Stiklinių indelių sieneles reikia aptaškyti specialia šviečiančia chemine medžiaga, kuri būna šviečiančiose lazdelėse – jos pradeda šviesti sulaužius lazdelę ir prasidėjus reakcijai. Į indukus galima įdėti tiulio gabaliukų, kad jonvabaliukų šviesa būtų ryškesnė, nes tiulis sugeria dalį cheminės medžiagos ir tampa šviečiančiu tinkleliu, tik reikia nepamiršti indukų užsukti, nes ore ši medžiaga greitai nustoja švytėti“, – pasakojo Asta.

„Kultūros naktyje“ medžių fėjai labai patiko bendrauti su vaikais, ji stengėsi pradžiuginti juos mažais stebuklais: dalijo šviečiančias lazdeles, šviečiančius akmenukus (jie pakraunami šviesos šaltiniu, o paskui naktį švyti žalsva šviesa).

Dar nesutemus, lankytojams medžių fėja pristatė didelio susidomėjimo sulaukusius neįprastai didelius kankorėžius (saldžiosios, kūginės, Armando, korėjinės pušies ir kt.), ankštis (gledičijos, ugniamedžio, katalpos ir kt.), riešutus (migdolų, juodojo riešutmedžio, karijos ir kt.) ir kitas sėklas, kurios buvo surinktos VDU botanikos sode arba įvairių kelionių metu.

VDU Kauno botanikos sodo dendrologė Asta Malakauskienė žiemos šalčius išnaudojo kūrybai. Specialistė sodo teritoriją papuošė baltais ir spalvotais ledo burbulais.

Moteris idėją surado internete ir kaipmat nusprendė šią šalčio dekoraciją pagaminti pati.

Anot A.Malakauskienės, norint sukurti tokius burbulus užtenka turėti balionų. Juos pripildyti vandens ir užrišus palikti per naktį sušalti.

„Balionas prie ledo nelimpa, todėl prakirpus jį galima lengvai nuimti. Tačiau pats ledo burbulas labai greitai prišąla prie žemės ar kito pagrindo“, – pasakojo A.Malakauskienė. Kai kuriuos burbulus botanikos sodo specialistė nuspalvino įvairiomis spalvomis – į balioną pripylė maistinių dažų ir užpylė vandeniu.

Su maistiniais dažais dažyti burbulai net po nakties stingdančio šalčio pilnai neužšalo. A.Malakauskienė siūlo šią savybę išnaudoti – iš burbulo vidaus išleidus skystį į jį galima įdėti žibintą.

„Jei įpilčiau kitų dažų, turbūt užšaltų geriau, bet turbūt suskilinėtų, kaip tie, kuriuose nėra dažų. Nesu chemikė, bet, manau, burbulo išvaizda priklausys nuo dažų sudėties“, – sakė A.Malakauskienė.

Kitų šalčio dekoracijų moteris dar nebandė, bet jos galvoje jau knibžda kita įdomi idėja. Specialistė nori išbandyti šaltyje išpūsti muilo burbulus: „Išeina labai gražūs apledėję burbulai, o paviršius sušąla labai įdomių formų ledo plokštelėmis“.