Bitkiler Birbirlerini Uyarmıyorlar; Kendi Bünyelerindeki Diğer Yaprakları Uyarıyorlar, Diğer Bitkilerse Buna "Kulak Misafiri" Oluyor!

Ağaçlar, uzaktan bakınca yaşamlarını tek başlarına devam ettiren canlılar gibi görünse de, toprak bunun tersini söylüyor. Ağaçlar, "mikorizal ağ" denen, toprağa gömülü bir mantar ağı aracılığıyla birbirleriyle "konuşabiliyorlar", kaynak paylaşabiliyorlar ve hatta savaşabiliyorlar (bu tür anlatımlarla ilgili bir uyarımızı buradan okuyabilirsiniz). Fakat biz bu yazımızda, bitkilerin kokuyla toprak üstünde nasıl iletişim kurduklarından ve bu benzetimlerin toprak üstü iletişim için de geçerli olup olmadığından bahsedeceğiz.

İstilaya Tepki Gösteren Ağaçlar

İlk olarak 1983 yılında David Rhoades ve Gordon Orians, yakındaki yaprak yiyen böceklerin saldırıları konusunda ağaçların birbirlerini uyardığını iddia etti: Rhoades ve Orians, tırtılların daha önce çadır tırtılları tarafından zarar gören söğüt ve kızılağaçlarının yapraklarını pek istila etmediklerini fark ettiler. İstila edilmiş ağaçlara komşu olan sağlıklı ağaçlar tırtıllara karşı dirençliydi.^[1]

Çünkü istilaya karşı dirençli ağaçların yapraklarında fenollü ve tanenli kimyasallar vardı. Yapraklar, aniden lezzetsiz olmakla kalmadılar, aynı zamanda böceklerin normalde beslendikleri proteini oluşturmaya başladılar ve bu da onları sindirilemez hale getirerek, böceklerin açlık ve protein eksikliği gibi sebeplerden ölmesine neden oldu. Zarar gören ağaçlardan yalıtılmış olan, tırtıl istilasına açık ağaçlarda ise fenollü ve tanenli kimyasallar yoktu. Daha sonrasında zarar görmüş ağaçlarla sağlıklı komşuları arasında fiziksel bağa rastlanmadığı için (çünkü birbirine değen dallara ve ortak köklere sahip değillerdi), Rhoades, zarar görmüş ağaçların sağlıklı komşularına havadan feromonlar aracılığıyla "Kendini kolla!" mesajı gönderdiğini ileri sürdü.

Rhoades ve Orians’ın araştırmasından yaklaşık üç ay sonra Jack Schultz ve Ian Baldwin, David Rhoades’in ifadelerini destekleyen bir makale yayımladı.^[2] Baldwin ve Schultz, Rhoades ve Orians gibi doğada yetişen ağaçları incelemekle yetinmemiş, hava geçirmez ve 30 santimetre uzunluğunda pleksigas kafeslerde büyümüş kavak ve akçaağaç fidelerini incelemişlerdi. Deneyleri için birinde yarısı parçalanmış iki yaprağı olan 15 ağaç ile zarar görmemiş 15 ağaç fidesi; diğerinde zarar görmemiş (kontrol fideleri) fideler olan iki kafes kullanmışlardı. 2 gün sonra zarar görmüş fidelerin üzerindeki yapraklarda tırtılların büyümesini engelleyen toksik fenollü ve tanenli bileşikler dahil kimyasalların miktarı artmıştı. Kontrol fidelerinde ise bu bileşiklerin hiçbirinde artış yoktu. Zarar görmüş fidelerin bulunduğu kafesteki sağlıklı fidelerde ise bahsedilen kimyasalların miktarında büyük artış görülmüştü.

Baldwin ve Schultz, zarar gören yapraklara sahip ağaçların gaz sinyali salarak sağlıklı ağaçlarla iletişim kurduklarını, bu sayede sağlıklı ağaçların muhtemel böcek istilalarına karşı kendilerini korumaya aldıklarını ileri sürdü.^[3] Fakat dönemin bilim insanları, Baldwin ve Schultz’un kimyasal iletişim fikrini benimsemediler. Ama son 10 yılda bitkilerin koku yoluyla birbirleriyle iletişimi iddiası adaçayı, arpa ve kızılağaç gibi çok sayıda bitki için doğrulandı.

Peki zarar görmüş bitki yardımsever bir biçimde komşusunu uyarıyor muydu? Yoksa zarar görmemiş komşu, zarar görmüş komşusunun durumundan mı faydalanıyordu?

Yabani Lima Fasulyesi Üzerindeki Çalışmalar

Martin Heil ve Meksika’da bulunan ekibi bu sorunun yanıtını öğrenmek için yıllarca yabani lima fasulyesi (Phaseolus lunatus) üzerinde çalıştı.^[4] Heil, lima fasulyesi bitkisinin böcek istilasına uğradığında iki yoldan tepki verdiğini biliyordu. Lima fasulyesi bitkisinin böcekler tarafından yenen yaprakları havaya uçucu kimyasallar salarken, çiçekleri de bu istilacı böcekleri yiyen eklembacaklıları bölgeye çeken bir bitki özü salgılıyordu.

Martin Heil, neden bu kimyasalların salgılandığını merak etmişti. Bunu öğrenmek için, böcek istilasına uğramış lima fasulyesi bitkilerini böceklerden uzak tutulan bitkilerin yanına koydu ve bazı yaprakların çevresindeki havayı kontrol etti. 3 farklı bitkinin toplam 4 yaprağını seçtiler: böcek istilasına uğramış 1 bitkinin böcekler tarafından yenmiş bir yaprağı ile yenmemiş başka 1 yaprağı olmak üzere 2 yaprağını; bitkinin yakınındaki, böcek istilasına uğramamış sağlıklı 1 bitkinin yaprağını ve böceklerden veya istilaya uğramış bitkilerden uzak tutulan 1 bitkinin yaprağını.

Her bir yaprağın çevresini saran havadaki uçucu kimyasalları gaz kromatografisi-kütle spektrometresi adında bir teknikle saptadılar. Martin Heil, aynı bitkinin hastalıklı ve sağlıklı yapraklarından salınan havanın temelde aynı uçucu kimyasalları içerdiğini, kontrol yapraklarının çevresindeyse bu kimyasalların hiç bulunmadığını gördü. Ayrıca böcek istilasına uğramış bitkilerin komşusu olan lima fasulyelerinin sağlıklı yapraklarının çevresindeki havada da, böcek istilasına uğramış bitkilerin yapraklarında görülen uçucu kimyasallara rastlamıştı. Sağlıklı bitkilerin böcekler tarafından istila edilme ihtimali de daha azdı. Bu deneyle Heil, sağlıklı yaprakların istilaya uğrayan yapraklara yakın oluşuyla böceklere karşı direnç kazandığını kanıtlayarak, ondan öncekilerin çalışmalarını doğrulamış oldu.

Fakat bitkilerin birbirlerini konuşarak uyardıklarına ikna olmamıştı. Bunun üzerine, zarar görmüş bitkilerin yakınındaki sağlıklı bitkilerin, aslında aynı bitki üzerindeki diğer yaprakları uyaran bir iç sinyale "kulak misafiri" oldukları hipotezini ileri sürdü. Heil, bu hipotezini test etmek için bir deney planladı: Yan yana duran iki bitkiyi birbirinden ayırmadı ama böcek istilasına uğramış yapraklarını plastik poşetlerle sararak bu haliyle 24 saat bekletti. İlk deneydeki gibi, 4 yaprağı incelediğinde sonuçlar farklı çıktı: İstilaya uğramış yapraklar, ilk deneydeki gibi aynı uçucu kimyasalları dışarı salarken, aynı bitki üzerindeki diğer yapraklarla diğer bitki üzerindeki yaprakların durumu, şimdi kontrol bitkisinin yapraklarının durumu gibiydi: Yaprakların çevresindeki hava, kimyasallar içermiyordu.

İstilaya uğramış yaprakların üzerindeki poşeti çıkaran Martin Heil ve ekibi, küçük bir vantilatör yardımıyla poşetin içindeki havayı aynı bitki üzerindeki diğer yapraklara ya da bitkinin uzağına açık alana doğru püskürttü. Sonra fidenin gövdesinin üst kısmındaki yapraklardan çıkan gazları kontrol ederek, bu yaprakların ne kadar bitki özü ürettiğini tespit ettiler. Üzerlerine saldırıya uğramış yapraktan gelen hava püskürtülen yapraklar da aynı gazları çıkarıp bitki özü üretmeye başlamışlardı. Saldırıya uğramış yaprağın havası püskürtülmemiş yapraklardaysa bir farklılık yoktu.

Deneyin sonuçları önemliydi: Çünkü istilaya uğramış bir yaprağın saldığı gazların aynı bitkinin diğer yapraklarını başka saldırılardan koruması için gerekli olduğunu gösteriyordu. Yani bitki, komşularını yardımsever bir biçimde uyarmıyor, kendi yapraklarını uyarıyordu. Komşuysa, kendi yapraklarını uyaran bitkiye kulak misafirliği yapıyordu.