Güller kırmızıdır. Menekşeler mavidir. Çiçeklere bu göz alıcı tonları veren nedir?

Bilim adamları, güllerin neden kırmızı ve menekşelerin mavi olduğunun gizemini çözmek için bitki yapraklarının genlerini araştırıyorlar.

Colorado Boulder Üniversitesi’nden evrimci biyolog Stacey Smith, “Birine bir çiçeğin diğerinden nasıl farklı olduğunu sorduğunuzda, çoğumuzun aklına ilk gelen özellik renktir” diyor.

Smith’in araştırmasını finanse eden Ulusal Bilim Vakfı’nın (NSF) Çevresel Biyoloji Bölümü’nde program direktörü olan Prosanta Chakrabarty, çoğu insanın bir çiçeğin neden belirli bir renk olduğunu düşünmediğini, ancak bunun biyologlar için önemli bir soru olduğunu söylüyor.

Chakrabarty, Smith ve ekibinin “çiçek renklerinin genetiğine ve bu renklerdeki zaman içindeki değişikliklere baktığını” söylüyor.

Her şey biyokimyaya bağlı

Doğada, çiçekler gökkuşağını kapsayan tonlarda gelir.

Smith, “Mikroskobik düzeyde, renkler petal hücrelerin biyokimyasal bileşiminden gelir” diyor.

Pigmentler sorumlu ana kimyasallardır. Bitkiler, hepsi üç ana gruba ait binlerce pigment bileşiği içerir: flavonoidler, karotenoidler ve betalainler. Çiçek renklerinin çoğu flavonoidlerden ve karotenoidlerden gelir.

NSF’nin program direktörü Simon Malcomber, “Çiçeklere renk vermenin yanı sıra, flavonoidler olan karotenoidler ve antosiyaninler, antioksidan ve anti-kanser, antibakteriyel, antifungal ve anti-enflamatuar aktivite dahil olmak üzere diğer tıbbi özelliklere sahiptir” diyor. Çevre Biyolojisi Anabilim Dalı.

Malcomber, araştırmanın bitkilerin kırmızı çiçekler üreten karotenoidleri ve antosiyaninleri sentezlemek için nasıl evrimleştiğini gösterebileceğini söylüyor. “Sonuçlar gelecekteki ilaç keşif araştırmalarında kullanılabilir” diyor.

Smith’in çalışmalarının çoğu, flavonoid ve karotenoid biyokimyasındaki değişikliklerin çiçek renklerindeki farklılıklarla nasıl ilişkili olduğunu anlamaya odaklanmıştır. O ve meslektaşları, domates, patlıcan, acı biber, tütün ve patates içeren yaklaşık 2.800 türden oluşan bir grup olan domates ailesi hakkında araştırma yapıyor.

Smith, “Bu evcilleştirilmiş türlerin çok çeşitli çiçek renkleri ve desenleri yoktur, ancak vahşi akrabaları genellikle vardır” diyor. “Bu yüzden Güney Amerika’da en çeşitli olan vahşi veya evcilleştirilmemiş türleri inceliyoruz.”

Kırmızı-sıcak rengin sıcak arayışı

Smith, Ekvador’daki volkanik bir kraterin dibinde yaşayan kırmızı çiçekli bir bitki bulmaya çalıştığı zaman olduğu gibi, tarlada maceralardan nasibini aldı.

Smith, “Bu benim ilk saha gezimdi ve süper anlayışlı değildim” diyor. “Otobüse binip kraterin dışına çıktım, orada bir köy ve çıkış yolu olduğunu varsayarak valizimi yukarıya, oradan da kraterin içine sürükledim. İkisi de yoktu. Neyse ki yakınlarda bir park istasyonu vardı. Geceyi burada geçirebildim. Ertesi gün ormanda tüm çiçeklerini açmış türleri buldum.”

Smith şu anda şu soruya bir yanıt arıyor: Domates ailesinde kırmızı çiçekler ilk ne zaman ortaya çıktı? “Kırmızı çiçekli türler bu aile ağacının birçok dalı arasında dağıldığı için kırmızı çiçeklerin birbirinden bağımsız olarak birçok kez evrimleşmiş olabileceğini düşündük” diyor.

Bununla birlikte, tüm domates ailesindeki sadece 34 türün kırmızı çiçekleri vardır.

Smith, “Bu kadar küçük bir sayıyla, bağımsız bir kökeni temsil edip etmediğini öğrenmek ve kırmızı çiçekleri nasıl yaptığının biyokimyasını belirlemek için bu türlerin her birinden örnekler alabiliriz” diyor.

O ve diğer biyologlar, kırmızı çiçeklerin izini sürmek ve pigmentlerini ölçmek için Brezilya’dan Kolombiya’ya ve Meksika’ya seyahat ettiler. “Şaşırtıcı modeller bulduk” diyor Smith, “hemen hemen her kırmızı çiçekli türün rengin yeni bir kökenini temsil etmesi dahil, bu nedenle kırmızı çiçekler en az 30 farklı kez evrimleşmiştir.”

Araştırmacılar, kırmızı pigmentlerin varlığı nedeniyle çiçeklerin kırmızı olmasını beklerken, bitkilerin kırmızı çiçekler üretmek için genellikle sarı-turuncu karotenoidleri mor antosiyaninlerle birleştirdiğini buldular.

Smith, “Çalışmalarımız artık bitkilerin çiçek renklerini oluşturduğu tüm genetik yolun izini sürmeyi ve ortak mekanizmalar olup olmadığını görmek için genetik değişiklikleri tanımlamayı hedefliyor” diyor.

Bilim adamları, örneğin, çiçeklerin kırmızıya dönüşmesinden bu yana ne gibi değişiklikler olduğunu bilmek istiyorlar.

Bir petunyadaki cevaplar

“Domates ailesinin tek bir şubesine odaklanıyoruz. [petunias]evrimsel bir tarih yaratmak ve gen ifadesi, pigment üretimi ve çiçek rengi ölçümleri yapmak” diyor Smith.

Smith’e göre petunyalar ve renkli akrabaları bu araştırma için iyi seçimler.

“Çoğumuz, yerel fidanlıklarımızda petunya renklerindeki muazzam çeşitliliği gördük ve gerçekten de petunyalar, onlarca yıldır çiçek rengi ve biyokimyayı incelemek için model görevi gördü.”

Yine de çok az insan, çoğu Arjantin ve Brezilya’da bulunan petunyaların vahşi akrabalarındaki çeşitliliğin farkındadır. Smith, “Çiçek renklerinin evrimsel tarihini yeniden yapılandırmak için bu doğal çeşitliliğin yanı sıra süs petunyalarından zaten mevcut olan genetik bilgileri kullanıyoruz” diyor.

“Daha önceki çalışmalar bize bir şey öğrettiyse,” diye ekliyor, “çiçeklerin kurallara göre oynamasını beklememeliyiz.”

Güller hep kırmızı, menekşeler mavi mi olacak?