Wenn wir in der Biologie an Entwicklung denken, denken wir wahrscheinlich zuerst an die Prozesse der Zellteilung, Gewebe- und Organbildung. In vielen Fällen müssen jedoch Zellen und ganze Gewebe absterben, damit sich ein Organ entwickeln kann. Dieser Prozess ist als programmierter Zelltod (PCD) bekannt.

Querschnitt einer jungen Zuckerrohrwurzel.
Querschnitt einer jungen Wurzel von Zuckerrohr. Das obere Drittel der Abbildung zeigt den Bereich, in dem das Aerenchym vollständig ausgebildet ist. Beachten Sie das Vorhandensein von Trabekeln, die durch ein Komposit gebildet werden. Sie bestehen aus Zellwänden, die nach dem Zelltod zusammenfallen und den Gefäßzylinder mit der Epidermis verbinden (letztere ist im Bild nicht zu sehen). Das untere Drittel zeigt den zentralen Gefäßzylinder mit dem Parenchym, dem Phloem, dem Xylem und der Endodermis. In der funktionierenden Wurzel sind die Gasräume des Aerenchyms mit Luft gefüllt, was mechanischen Widerstand bietet und die Sauerstoffverteilung in der gesamten Wurzel unterstützt. Bild von Leite et al. 2017

Viele Pflanzengewebe zeigen PCD, ein Phänomen, das mit Modifikationen in Zellwänden in Verbindung gebracht werden kann (Tavares et al. 2015). In Samen können Endospermen und Keimblätter PCD durchführen, nachdem die Keimung stattgefunden hat. Gleichzeitig mit dem Absterben der Zellen werden ihre Reserven (Stärke, Lipide und Zellwand-Polysaccharide) auf den wachsenden Sämling übertragen, was es ihnen ermöglicht, die Etablierungsphase schnell zu überstehen und mit anderen konkurrenzfähig zu werden (Buckeridge 2010). Fruchtgewebe können sich auf die gleiche Weise entwickeln. Beim Eintritt in PCD wird die mittlere Lamelle (die Schicht aus Polysacchariden zwischen den Pflanzenzellen) aufgelöst, wodurch Mittel für die Samenverteilung bereitgestellt werden. Das Fruchtfleisch wird essbar und wir verwenden es als wichtiges Nahrungsmittel. Todesbezogene Prozesse können daher adaptiv sein, weil sie Funktionen „erschaffen“.

Ein weiterer Prozess, der bei Pflanzen eine Funktion bewirken kann, ist die Bildung des Aerenchyms. Bei Aerenchymen handelt es sich um eine Reihe miteinander verbundener Gasräume, von denen angenommen wird, dass sie den Sauerstofftransport innerhalb der Pflanze erleichtern (siehe Video unten). Wir melden uns jetzt Annals of Botany (Milch et al. 2017) eine vollständige Analyse zellwandbezogener Ereignisse während der Aerenchymbildung in Pflanzen. Wir haben etwas von der Komplexität des Glykomischen Codes der Zellwände enthüllt (Buckeridge 2017) und zeigte, dass während der PCD Zellwände wahrscheinlich eine andere Funktion übernehmen. Während eine der Hemicellulosen von der Wand zurückgeholt wird, bleiben andere und scheinen modifiziert zu sein, um stärker an Cellulose zu binden. Das Ergebnis ist die Bildung eines Verbundstoffs, der den inneren Teil der Gaskanäle beschichtet. Letzteres soll für die Luftleitung und Sauerstoffversorgung der lebenden Zellen der Wurzel verantwortlich sein, die Nährstoffe aufnehmen und in den oberen Teil der Pflanze transportieren.

Die Entwicklung des Aerenchyms veranschaulicht möglicherweise, was ein Ergebnis eines Mechanismus sein kann, der als „Funktionsübertragung“ bezeichnet wird Leylard Stebbins im Jahr 1974 [später in 'exaptation' umbenannt von Gould und VBRA (1982)] unter Verwendung einzigartiger Eigenschaften einiger der hochkomplexen Glykomischen Codes, die in Pflanzenzellwänden vorhanden sind, um ihre Funktionen zu intensivieren.

 Marcos Buckeridge ist außerordentlicher Professor an die Abteilung für Botanik der Universität von São Paulo und Direktor des National Institute of Science and Technology of Bioethanol (INCT für BioethanolVon 2009 bis 2012 war er zudem wissenschaftlicher Direktor des brasilianischen Labors für Bioethanolwissenschaft und -technologie (CTBE) in Campinas. Buckeridges Arbeit hat vier herausgegebene Bücher und über 150 Publikationen zur Pflanzenphysiologie, Biochemie und Molekularbiologie von Nutzpflanzen sowie zum Wachstum und zur Entwicklung von Wald- und Stadtbäumen im Zusammenhang mit dem globalen Klimawandel und der Bioenergieproduktion hervorgebracht. 2010 wurde Buckeridge zum Hauptautor des IPCC-Berichts (AR5) ernannt, der 2014 veröffentlicht wurde. 2017 wurde er erneut zum Hauptautor des IPCC-Berichts ernannt. der Sonderbericht Globale Erwärmung von 1.5 °C, erscheint 2018. Buckeridge ist Mitglied des Institute of Advanced Studies der Universität São Paulo und arbeitet in der Forschungsgruppe Umweltstudien. Er ist der derzeitige Präsident der Akademie der Wissenschaften des Staates São Paulo.