Konuşan Bitkiler Gerçek Mi ?

Bitkiler gündelik yaşam alanlarında hastalık,uzun süreli sıcaklık değişimleri,yaralanma,topraktaki değişimler gibi pek çok faktörün olumsuz etkisine maruz kalırlar.Canlıların ortak özelliklerinden birisi olan tepki gösterme bitkilerde de mevcuttur.Bu yüzden herhangi bir fizyolojik duruma yanıt vermek ya da hazır olabilmek,adaptasyon sağlabilmek için o an/gelecekte yaşayabilmek için bir tür korunma mekanizması geliştirmek zorundadır.Bu iletişim tehlikelerden korunma,kaynak paylaşımı,büyüme ve gelişme için kurulabilir.Bitkiler bu nedenden dolayı kendi aralarında,farklı bitkilerle,böceklerle,hayvanlarla ya da toprak mikropları gibi yaşam alanları benzer olan organizmalarla organik bileşikler,elektriksel sinyalleşme ve ortak mikrozal ağlar sayesinde iletişim kurar.Bitkiler tek bir nedenden dolayı iletişim kurmadıkları gibi tek bir çeşitle de iletişim kurmazlar.Bu iletişim kimyasal sinyaller,elektrik sinyalleri,ses dalgalarıyla kurulabilir.

BİTKİLER NASIL İLETİŞİM KURAR?

Dördü de farklı kimyasallardan oluşan ve geniş kategorize edilen uçucu organik bileşik (VOC) aracılığı ile iletişim kurarlar.

VOC(Volatile Organic Compounds) kimyasal olarak kolayca buharlaşabilen ve havaya karışan organik maddelerden oluşur.Toksisite açısından aralarında büyük farklar bulunsa da ortak özelliklere sahip olan benzer kimyasal formüllerle tanımlanabilecek bir ailelere sınıflandırılabilirler.VOC nerdeyse her ortamda çok ya da az miktarda bulunabilecek bir maddedir.Çevreye verebileceği ciddi zararlar sebebiyle fiziksel ve kimyasal sınırlamalar nedeniyle birçok VOC düşük bir moleküler kütleye sahiptir.Genelde 300 da değerinden küçük,hidrofobik ve yüksek buhar basıncına sahiptir.

Organizmaların,bitkiler tarafından yayılan VOC'lere verdiği tepkiler tehlikelerden korunmak için olabileceği gibi uyarmak için ya da tepki vermesini sağlamak için de olabilir.Buna ek olarak bitkilerin yaydığı VOC miktarı değişkenlik gösterir.Bu değişiklik bitkilerin birbirinden farklı morfolojik,fizyolojik,biyokimyasal değişimler yaşamasına da bağlanır.

VOC'ler bitkilerde komşu bitkide bazı değişiklere sebep verse de yayıcı bitki için açık bir fayda sağlamaz.Bitkilerin kulak misafiri olma yeteneği geliştirp geliştirmediği konusu bilimsel bir tartışma konusu olsa da net bir cevaba kavuşturulmuş değildir.Anlam oluşturup hafızaya atma konusuysa bu alan fitosemiyotik olarak adlandırılır kısaca bitkilerde bulunan işaret,iletim ve alışkanlık geliştirme yeteneklerini inceleyen biyosemiyotiğin bir dalıdır.

İLETİŞİM

Elektrik sinyali

Bu konuda çalışan çoğu araştırmacı bitkilerin yapraklardan gövdeye ve köklere uzanan bir iletişim kurmak için elektriksel sinyalleme yeteneğine sahip olduğunu araştırmalarıyla ortaya koymuştur.

1800'lerin sonlarından itibaren Charles Darwin gibi evrimsel biyolojiyle ilgilenen bilim insanları bazı bitkilerin hayvan hücrelerinin sinirlerine benzer uyarıma sahip olduğu için eğrelti otunu ve venüs sinek kapanını incelemişlerdir.Fakat bu incelemeler elektriksel sinyallemelerin ardındaki mekanizmayı net bir şekilde çözememiştir ve günümüzde de araştırmalar devam etmektedir.

Bitkilerin bilinen ve kullandığı iki tür elektriksel sinyalleme çeşidi vardır

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Neden Desteğe İhtiyacımız Var?

Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.

Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.

Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.

Destek Ol

1-Varyasyon potansiyeli

2- Aksiyon potansiyeli

Varyasyon potansiyeli

Varyasyon potansiyeli;yavaş ilerlemesi,genliğinin değişken olması ve bitkilerin dalga formlarının birbirinden farklı olması nedeniyle standart ölçümü zorlaştırır ve daha zor incelenir.Bu nedenle aksiyon potansiyeline kıyasla hakkında daha az bilgiye erişilebilir.

Günümüzde bilinen bilgilere göre bitkiyi yaralayan ya da strese sokan diğer durumların sonucunda turgor basıncı değişir bu sayede ksilemle iletilen bir hidrolik dalga oluşturur.Bu dalga sadece fiziksel bir etki değildir,hücresel ve fizyolojik pek çok süreci etkiler.Oluşan dalga bitkide ani basınç değişimi oluşturur bu sebepten dolayı basınç kaplı kanallar aktive olmaya başlayabilir,stomaların açıklığı etkilenebilir,yaprakların kapanmasına ya da solmasına neden olabilir.

Ani basınç değişimi hücre zarındaki mekanosensitif iyon kanallarının açılmasına sebep olur.

Bu durum:

-Kalsiyum girişine

-Potasyum çıkışına

-Membran potansiyelindeki değişime sebep olur.Bu durum basitçe varyasyon potansiyelinin temelini oluşturur.

Hidrolik dalga sonrası membran potansiyelinin değişimi gerçekleşir.Bunun sonucunda elekriksel sinyal oluşur ve bu sinyal bitki boyunca yayılabilir,zar depolarize olabilir.Oluşan sinyal aksiyon potansiyelinden çok daha yavaş ve değişkendir.

Normal durumlarda proton hücre zarında H+ pompalayarak zar potansiyelini düzene koyar.Fakat hidrolik dalga sırasında

-Hücre zarının elektrik dengesi değişir

Agora Bilim Pazarı

Gökyüzü Çocukları

Tanıştırayım. Sophie, bu Bayan Eliot, Sosyal Hizmetler’den. Bayan Eliot, bu Sophie, okyanustan.

Herkes Sophie’nin bir gemi kazasında kimsesiz kaldığına inanıyor. Onu okyanusta sürüklenen bir çello kutusunun içinden alıp, kitaplar ve tuhaflıklarla dolu bir evde büyüten Charles bile. Ama Sophie’nin Charles’tan öğrendiği önemli bir şey var: Ne kadar küçük olursa olsun, asla bir ihtimali göz ardı etme.

Sophie bir yandan onu Charles’tan ayırıp bir yetimhaneye yerleştirmeye çalışan yetkililerden kaçacak, diğer yandan bir çello sesinin peşinden annesinin izini sürecek. Rehberi ise çatılarda yaşayan, ip üstünde kaldırımdaymış gibi yürüyebilen, gizemlerle dolu Matteo. Sokaklar ikisi için de tehlikeli. Ama Paris’in tüm çatıları ve tüm gökyüzü onların.

Devamını Göster

₺265.00

Satın Al Tüm Ürünler

-Depolarizasyon normalden daha uzun sürebilir

-Pompanın aktivsi değişebilir

Bu da varyasyon potansiyeliyle aksiyon potansiyelinin farklarından birisidir.

Aksiyon Potansiyeli

Bitkilerde aksiyon potansiyeli hayvanlardakine benzeyen bir şekilde "ya hep ya hiç" kuralına göre çalışır.Yani uyarı eşiği aşılırsa tam sinyal oluşur,aşılmazsa sinyal oluşmaz.

Dokunma,ışık değişimi,yaralanma ya da yer değişimi gibi bir uyaran hücre zarındaki kalsiyum kanallarının geçici olarak açılmasına sebep olur ve hücre içine kısa süreli bir kalsiyum girişi olur.

Daha sonrasında bitkilerin hücre zarında bulunan proton ATPase devre dışı kalır.Normal durumlarda hücre dışına proton pompası yaparak zar potansiyelinin fazlasıyla negatif kalmasını sağlar.Bitkilerde dinlenme membran potansiyeli çok negatif olduğunda aksiyon potansiyeli oluşumu zorlaşır fakat kalsiyum hücreye girince bir kinaz aktive olur ve bu kinaz proton ATPase'yi fosforile ederek pompayı geçici olarak inaktive eder.Bu sayede zar daha az negatif hale gelir ve depolarizasyon başlar.Depolarizasyon ilerledikçe voltaj kaplı olan Cl- kanalları açılmaya başlar,Cl- hücre dışına çıkar bu sayede depolarizasyon daha da artar.Bu aşamada aksiyon potansiyeli tam olarak oluşur.Oluşan depolarizasyon sonsuza kadar devam edemez.Bu yüzden Calcium ATPase kalsiyum iyonlarını hücre dışına pompalarak hücre dışına çıkışını sağlar.Bu sayede hücre içi kalsiyum seviyesini düşürür ve H+-ATPaz'ın yeniden aktifleşmesini sağlar.H+-ATPaz yeniden çalışmaya başlar ve hidrojen hücre dışına pompalanır,potasyum kanalları açılır ve potasum hücre dışına çıkar ve artık hücre tekrar negatif potansiyelli haline dönerek repolarizasyon işlemini başarıyla tamamlar.Bu durum aksiyon potansiyelin yaşanıp bitmesi sürecidir.

Bitkilerde elektriksel sinyaller sadece tek bir hücrede kalmak zorunda değildir, bitki boyunca yayılım gösterebilir.1837 yılında fizyolog John Burdon bitkilerde aksiyon potansiyelini ve uzun mesafeli yayılımını inceleyerek tanımlamıştır.

Sinyaller floem ve plazmodesmata yoluyla yayılım gösterebilir.

Floem Yoluyla Yayılım

Phloem bitkilerde besin ve sinyal taşıyan damar dokusudur.Aynı zamanda aksiyon potansiyelleri de burada yayılım gösterir ve iyon akışlarıyla belirlenir.Bu mekanizma tam olarak çözülememiştir.

Plazmodesmata Yoluyla Yayılım

Plasmodesma bitkilerde komşu hücreleri birbirine bağlayan mikroskobik kanallardır.Komşu hücreler arasındaki bağlantıyı sağladığı için kısa mesafeli elektriksel iletimler burada gerçekleşir.

Bitkilerin uyarıcılara verdiği tepkiler anlık olabileceği gibi sürece yayılan yavaş bir şekilde de olabilir.Bazen çok geç tepkiler verilirken bazen de çok hızlı anlık tepkiler verilebilir.Bu hızlı tepkiler kimyasal sinyallerin de ilerlemesinden hızlıdır.Güncel çalışmalar bu hızın elektriksel sinyallemenin sonucu olduğu öne sürmektedir.

Örneğin bir bitki yaralandığında tepkisi 3 fazlıdır.

Faz 1 verilen ilk tepkidir.Anlık tepki de denebilir.Hedeflenen genlerde güçlü ve ani bir artış yaşanmasının yanı sıra fazlasıyla hızlıdır.Hızından elektriksel sinyalleme sorumlu tutulabilir.Amaç tehlikenin bitkiye olabilecek en hızlı şekilde bildirilmesidir.

Faz 2 sessiz dönemdir.Büyüme,gelişme,onarım etkinlikleri geçici olarak duraklar.Öncelikle gen aktivasyonunun duraklamasıyla başlayan sürece hücrenin iyon dengesinin yeniden kurulup,metabolik dengenin yeniden düzenlenmesi eşlik eder.Son olarak ROS(reaktif oksijen türleri) dengelenir ve böylelikle geçici duraklama dönemi sona erer.Amaç hücrenin enerjisini korumak ve hücrenin enerji kaynaklarını uzun süreli savunmaya hazırlamak için korumaya almaktır.

Faz 3 hormonal sinyallemenin daha baskın olduğu ve faz 1'de aktive olmuş genlerin yeniden aktive olmasıdır.Faz 1'den belirgin farklarından birisi artışın daha yavaş ve kontrollü ilerlemesidir.Bu fazda savunma proteinlerinin üretimi de vardır.Aynı zamanda sekonder metobolit sentezi artar.Amaç bitkinin uzun vadeli savunma yapabilmesi ve hasarını onarabilmesidir.

3 fazlı bir tepkiye sahip olması bitkinin hızlı tepki verebilmesini,sistemi stabil tutabilmesini ve uzun süreli savunma ve onarım yapabilmesini sağlar.

Bu tepki süreçleri aynı zamanda bitkilerin pasif organizmalar olmadığını,varyasyon ve aksiyon potansiyellerinin moleküler bir savunmayı başlatabildiğini ve elektriksel sinyallerin gen üzerinde doğrudan etki yaratabileceğini gösterir.

Özetle bitkilerde elektriksel sinyalleme etkili ve güçlü bir iletişim aracıdır,bitkinin tehlikelere karşı tepki vermesini sağlayarak iç dengenin korunmasına katkı sağlar.

Hidrolik sinyalizasyon

Center for Research on Programmable Plant Systems(CROPPS) araştırma grubundaki ekip 2025'te bitkilerde hidrolik basınç değişimlerini sadece su taşınmasında bir mekanizma olmaktan çıkartıp bunlara ek olarak uzun mesafeli stres sinyali iletimine de bir mekanizma oluşturduğunu göstererek ilerleme sağlamıştır.

Negatif Basıncın Sinyale Dönüşmesi

Bitkilerde özellikle ksilem denilen köklerden bitkinin geri kalanına su ve çözünmüş minarelleri taşıyıp bitkiye fiziksel destek olan bitki damar dokusu sayesinde su taşındığı gibi negatif basınç yani gerilim de taşınır.

Yaralanma,otçul hayvanların saldırıları veya ani sıcaklık değişimleri gibi uyarıcı durumlarda

-Turgor dengesi bozulur

-Hidrolik dalgalanmalar oluşur ve bu durumlar ksilemde ani basınç değişimlerine neden olur.

Birleşik Hidro-Mekano-Kimyasal Modelleme

Bu modelleme için araştırmacılar 3 adımlı bir süreç önermişlerdir.

Adım 1 Mekanik Algılama

Basınç bozulur ve hücre zarındaki mekanosensitif kanallar aktive olur bu sayede özellikle kalsiyum açısından geçirgen olan kanallar açılır ve hücreye kalsiyum akışı sağlanır.Bu adımda fiziksel stres süreç etkisiyle iyonik bir strese dönüşür.

Adım 2 Kalsiyum Dalgası

Artış gösteren sitozolik kalsiyum komşu hücrelerde de kalsiyum salınımı etkiler bunun sonucunda parankima ve floem boyunca ilerleme gösteren kalsiyum dalgasının oluşumu gerçekleşir.Adımın sonucu olarak elektriksel varyasyon potansiyeli desteklenir ve kalsiyum bağlayıcı proteinler aktive olurlar.

Adım 3 Gen Ekspresyonu ve Sistemsel Yanıt

Adım 2'de artış göstermiş kalsiyum kinazları aktive ederek transkripsiyon faktörlerini düzenler ve stres genlerini yukarıya doğru regüle eder.

Önceki modellemelerde elektriksel sinyal,kimyasal/hormonal sinyal ve hidrolik sinyal ayrı mekanizmalar olarak ele alınarak inceleniyordu.Bu çalışma hidrolik basınç değişimi,elektriksel değişim,gen aktivasyonu ve tüm organizma yanıtı birbirine entegre edilmiş tek bir sistemdir.

Yeni modellemenin yenilikleri,

-Mekanik-iyonik-genetik zincirin deneysel gösteriminin yapılabilmesi

-Negatif basınç değişimlerinin nicel birşekilde ölçülebilmesi

-Kalsiyum dalgasının ve basınç dalgasının zamanlamasının birbirine eşleştirilebilir olmasıdır.

Yeraltı İletişimi

Kimyasal Sinyaller

Bahçe bezelyesi(pisum sativum)gibi bitkiler,kökleri sayesinde çevresel stresleri algılayıp komşu bitkilere aktarabilirler.Bu mekanizma,stres altında olmayan bitkilerin ani sıcaklık değişimlerinden etkilenimi gibi abiyotik faktörleri erkenden tahmin edebilmelerine olanak tanır.Falik ve arkadaşları 2011 yılında bu durumu deneysel olarak test etmişlerdir.

Deney bir bitkinin köklerine mannitol ile ozmotik stres uygulanarak başlamış ve devamında yanına beş adet stres altında olmayan bitkiyi farklı koşullarda yerleştirmişlerdir.

Deney sonucunda köklerini paylaşan bitkiler stres sinyallerini algılayıp stomal kapanma gibi tepkiler vermişlerdir.Köklerini paylaşmayan bitkilerde ise bu tepkilere rastlanmamıştır.

Bu deneyde amaç bitkilerin kökleri sayesinde stres sinayllerini iletme,algılama ve algılama sistemine sahip olduğunu gösterip bitkilerin iletişim sistemini aydınlatmaktır fakat Falik ve arkadaşları bu sinyalleri ileten kimyasalın içeriğini belirleyememiştir.

2016'da Delory ve arkadaşları bitki köklerinin çözünebilir organik bileşikler ve uçucu terpenler de dahil olmak üzere çeşitli metabolitleri salgılayarak bu sayede toprağın kimyasını değiştirip komşu bitkilerde fizyolojik tepkiler oluşturduğunu öne sürmüştür.Bu çalışmalara ek olarak Kegge ve arkadaşları bitkilerin komşularını besin ve su bulunabilirliği ve topraktaki mikroorganizmalar sayesinde algılayabildiğini kanıtlamıştır.

Bu deneyler ve çalışmalar kapsamında bitkilerin köklerinden yayılan stres sinyallerinin arkasında bulunan mekanizma çoğu detayıyla bilinemese de bitki hormonu abisik asit (ABA),temel bir molekül olarak stres yanıtlarını birleştirme konusunda ön plandadır.

ABA aynı zamanda abiyotik faktörlerin yaratığı streslere karşı da sinyal kontrol merkezi olarak çalışır.2016'da bu mekanizma yapılan çalışmalarla doğrulanmıştır.

Mikorizal Ağlar ve Yeraltı Kaynağı

Bitkilerin yeraltı iletişimi sadece kök sistemiyle sınırlı değildir.Mikorizal ağlar sayesinde de yeraltı iletişimi kurulabilir.

2011'de Philip ve arkadaşları Douglas köknarı fideleri ve kağıt huş ağacı üzerinde bir çalışma yapmıştır.Bu çalışmada kökler sayesinde bağlantı sağlayan mikorizal ağların var olup olmamasına göre karbon transferinin miktarını ölçmüşlerdir.Çalışma sonucunda iki tür arasında çift yönlü olarak bir karbon paylaşımının olduğu anlaşılmıştır.Douglas köknarı karbon açısında az bir net kazanç elde edebilmiştir.Karbon transferi hem toprak yoluyla hem de mikorizal ağlar(CMN) sayesinde gerçekleşmiş fakat mikorizal ağların bağlantıları sağlam olduğunda aktarım daha verimli ve yüksek olmuştur.

Bu sonuçlar,mikorizal ağların sadece besin aktarımı yapmadığını aynı zamanda bitkiler arasında iletişim ve stres tepkileri için önemli bir rol taşıdığını ortaya koymuştur.Bu ve bundan sonraki çalışmalar mikorizal ağlardan oluşan bağların hem karşılıklı fayda sağlayabildiğini hem de parazitik etki yaratabildiğini ortaya koymuştur fakat temel olarak bu ağlar sayesinde çevreye daha uyum sağlayabildiği ve kaynakları paylaşabildiği anlaşılmıştır.

Son yıllarda bitkilerin sadece kimyasal ve hidrolik sinyallerle iletişim kurmadığı aynı zamanda akustik sinyallerle de etkileşme girdiğini gösteren çalışmalar artış göstermiştir.

Bitkilerin Seslere Tepkisi(Akustik Algı)

Yapılan araştırmalar sonucunda bitkilerin işitilebilir frekans aralığında olan havada yayılabilen titreşimlere fizyolojik olarak yanıt verebildiği kanıtlanmıştır.

Bu yanıtların:

-Stres hormonlarını düzeltebilme

-Nektar üretiminde miktar ve hız artışı

-Büyüme hızında oluşan farklılıklar

-Gen ekspresyonunda meydana gelen değişimler doğrultusunda verildiği gözlemlenmiştir.

Bitkilerin Ultrasonik Ses Üretimi

Çalışmaların daha da ilgi çekici kısmı bitkilerin ses algılamakla kalmayıp ultrasonik aralıkta sesler üretebildiğinin elde edilmesidir.

2025'te Tel Aviv Üniversitesi Zooloji ve Bitki Bilimlerinin ortak çalışması sonucunda bitkilerin ses üretebildiği ortaya çıkmıştır.Seslerin ksilemde meydana gelen kavitasyon yani hava kabarcığı oluşumu olayından kaynaklanabileceği düşünülmektedir.Aynı çalışma bitkilerin çıkardığı ultrasonik sesin güveler,yarasalar,fareler ve bazı böcek türleri tarafından duyulabildiğini de ortaya koymuştur.Aynı zamanda dişi güvelerin yumurtalarını bırakacağı yerleri belirlemek için bu sesleri rehber olarak kullandığı bilgisini de gün yüzüne çıkarttı.