Blomsternes musik

Kendskabet til de gener, som bestemmer blomstens dannelse, er nu så stort, at man kan forklare baggrunden for afgivende blomster, f.eks. ved hjælp af blomsternes "tonelære". Hvis man lærer at styre planternes blomstring kan det få meget stor økonomisk betydning. – Meristemer er kegleformede cellegrupper, der bl.a. sidder i spidsen af skuddene og rødderne. Når planten gror, skubbes skudspidsen opad, mens der tilføres nye celler til skuddet under den. På siderne af cellekeglen dannes der udbulninger, der vokser til enten blade eller til andre meristemer, det vil sige begyndelsen til nye grene. Denne konstante produktion af stængel, grene og blade standses ofte ved udviklingen af de organer, der danner en blomst. Organerne i blomsten danner typisk en serie af ringe eller hvirvler, der omslutter hinanden. Det er tydeligt, at noget må instruere cellerne i cellegruppen om at danne et bestemt organ i blomsten, men også at danne organet på det rigtige tidspunkt. Det er nemlig sådan, at de første udbulninger på meristemkeglen danner bægerblade, senere udbulninger danner så kronblade, og senere igen følger støvbladene (støvdragerne) og til sidst frugtbladene (med frugtknuden og griffelen, der skal opfange pollenet). Bægerbladene er bladlignende strukturer, der beskytter hele blomsten. De dannes altså først. Kronbladene er ofte særligt udformede og kan have smukke farver for at tiltrække insekter. Først efter at deres dannelse er begyndt, starter dannelsen af de pollenbærende støvdragere og til sidst, i centrum af blomsten, dannes så frugtbladene. Ved at studere planten Løvemund, Antirrhinum majus, har man opdaget nogle af de gener, der styrer blomstens udvikling. Ved at dyrke og undersøge over 80.000 Løvemund-planter lykkedes det at finde en plante, der ikke var i stand til at danne blomster. Den blev blot ved med at danne bladagtige skud. Denne plante måtte altså have en defekt i et gen, som styrer blomstens dannelse. Løvemund-planter indeholder kendte hoppende gener (transposoner), og det var et sådant hoppende gen, der havde indsat sig midt i netop det gen, der styrer dannelsen af blomster. Denne opdagelse skete i 1990, og da man kendte strukturen af transposonet, det hoppende gen, var det let at fiske det pågældende DNA-stykke ud og undersøge dets opbygning. Genet, der var defekt hos denne plante, kaldes flo-genet (floricuala), og det viste sig, at dette gen bliver aktivt kun 2 dage efter, at en plante stimuleres til blomstring ved at ændre daglængden. Flo-genet virker sandsynligvis ved at regulere andre gener, og disse andre gener virker igen regulerende på nye gener. Flo-genet er generalen, der giver den første ordre. Man har senere fundet planter, der har defekter i nogle af de andre, underordnede gener. Disse defekter medfører dannelse af blomster med forkerte organer, f.eks. med støvdragere hvor der burde have været kronblade. Man kan forklare dannelsen af disse abnormiteter hos Løvemund-blomsten ved at antage, at organerne i blomsten er styrede af samspillet mellem 3 gener, a, b og c. Funktionen af disse 3 gener kan bedst forklares ved at sammenligne med toner på et musikinstrument. Lad os antage, at en tone eller et tonepar bestemmer et bestemt organ i blomsten. Når tonen a spilles, betyder det bægerblade. Når tonerne a og b spilles samtidigt, betyder det kronblade. Når tonerne b og c spilles samtidig, betyder det støvblade, og når tonen c spilles alene, betyder det frugtblade. Ved hjælp af de 3 toner kan man altså bestemme alle 4 organer i blomsten med kombinationerne a, ab, bc, c. Sammenligningen passer ikke helt. Vi må nemlig indføre den regel, at hvis tonen a ikke findes, skal c spilles i stedet, og hvis c ikke findes, må a spilles i stedet. Grunden til, at c må spilles i stedet, når a ikke høres, er, at aktivering af a-generne forhindrer c-generne i at være aktive i de 2 yderste kranse i blomsten. Som sagt har blomsten 4 kranse, nemlig bægerblade, kronblade, støvblade og frugtblade. b-Generne er kun aktive i kreds 2 og 3, mens c-generne kun er aktive i kreds 3 og 4 (idet c-generne som sagt hæmmes af a-genernes tilstedeværelse i kreds 1 og 2). Ved hjælp af analogien til tonerne på musikinstrumentet kan man nu forstå, hvad der sker, når nogle af generne (tonerne) ikke er aktive (ikke høres). Hvis tonen b ikke høres, bliver tonerækken for kransene i blomsten a, a, c, c. I dette tilfælde danner blomsten bægerblade i de 2 yderste kredse og frugtblade i de 2 inderste kredse, svarende til tonerne a og c. Hvis tonen c ikke høres, bliver tonerne i blomstens melodi a, ab, ba, a (jfr. undtagelsesreglen), og blomsten får opbygningen: bægerblade, kronblade, kronblade, bægerblade. Hvis endelig tonen a er stum, kommer blomstens melodi til at være c, cb, bc, c, og blomstens opbygning får derfor strukturen frugtblade, støvblade, støvblade, frugtblade. Endnu ved man naturligvis langt fra alt om de gener, der bestemmer blomstens udvikling. De gener, der her er kaldt a, b og c, består måske i virkeligheden af flere gener, og de koder formentlig for proteiner, som ved at bindes til DNA kan styre aflæsningen af andre gener. I bananfluen virker udviklingsgenerne også i kombinationer og styrer ligeledes forskellige karakterer afhængig af hvilke segmenter af organismen, der er tale om. Hos bananfluen foregår denne genetiske styring dog på et tidligt tidspunkt, til en vis grad allerede før ægget har delt sig til flere celler, idet gradienter af genaktivitet allerede er tilstede i cytoplasmaet af ægget, således at de forskellige områder af ægget er forudbestemt til at danne bestemte segmenter af det færdige dyr. Man må antage, at der mellem cellerne i blomsten udveksles signaler, der aktiverer forskellige kombinationer af gener i de forskellige sektorer af meristemet. Måske medfører flo-genet f.eks. et sådant signal, der kan løbe fra celle til celle. Hvilke signaler, der er tale om, ved man ikke. Hvis man kunne ændre på flo-genet, så det aktiveres tidligere eller senere på året end sædvanligt, kunne man måske frembringe tidligt blomstrende eller sent blomstrende planter og få frugter og frø over en længere periode af året, end det nu er muligt. Kontrol af planternes blomstring kan få meget stor økonomisk betydning for planteavlen. (New Scientist, 25.4.1992, s.24-27). – box: Man mener nu at kende det overordnede gen, der får en blomst til at blive dannet på en plante, og man begynder at ane et system, der styrer dannelsen af blomstens enkelte organer: bægerblad, kronblad, støvdrager og frugtblad. Der er i store træk ligheder med udviklingen af organer hos dyr. Udviklingen af et dyr starter med, at en ægcelle og en sædcelle smelter sammen, hvorefter der ved gentagne celledelinger dannes et foster. Under denne fosterudvikling eller embryonale udvikling dannes de forskellige organer hos dyret. Denne udvikling af organer sker i en begrænset periode, og snart er alle organer i dyret dannet. Planter gennemgår en tilsvarende udvikling, men med den vigtige forskel, at nogle af deres celler bevarer evnen til at danne nye organer, selv i den voksne plante. Disse celler, der kan danne nye organer i planten, kaldes meristemer. Det er kegleformede, aktive cellehobe, f.eks. i spidsen af stænglen. – figur: <se røde mappe, "Næste nummer"> 1992

Tegn abonnement på

BioNyt Videnskabens Verden (www.bionyt.dk) er Danmarks ældste populærvidenskabelige tidsskrift for naturvidenskab. Det er det eneste blad af sin art i Danmark, som er helliget international forskning inden for livsvidenskaberne.

Bladet bringer aktuelle, spændende forskningsnyheder inden for biologi, medicin og andre naturvidenskabelige områder som f.eks. klimaændringer, nanoteknologi, partikelfysik, astronomi, seksualitet, biologiske våben, ecstasy, evolutionsbiologi, kloning, fedme, søvnforskning, muligheden for liv på mars, influenzaepidemier, livets opståen osv.

Artiklerne roses for at gøre vanskeligt stof forståeligt, uden at den videnskabelige holdbarhed tabes.