Ale co to za życie

23 października 2016
Blog szalonych naukowców

Ernst_Stöhr,_Vampir,_1899Od kilku dni wiadomo, dlaczego pomidory tracą smak w lodówce. Wszystkie serwisy popularnonaukowe już o tym zdążyły napisać, więc nie będę się o tym rozpisywał. Wpis będzie trochę nawiązywał do nadchodzących Zaduszek (lub, jak kto woli, Halloween).

Gdyby jednak ktoś przegapił historię o pomidorach, napiszę pokrótce w czym rzecz: dość powszechną jest wiedza, że pomidory należą do tych produktów zieleniakowych, które źle znoszą przebywanie w lodówce. Dotąd podejrzewano, że może po schłodzeniu rozwijają się w nich bakterie, które przyspieszają psucie się owoców pomidora. Ta hipoteza ma jednak słaby punkt polegający na tym, że zjawisko to jest typowe raczej dla produktów przemrożonych, a nie przechłodzonych. Zamrożenie zatrzymuje rozwój bakterii żyjących w materii organicznej, a rozmrożenie wszystko resetuje i daje sygnał do masowego rozmnażania. Na szalce mikrobiologicznej można zaobserwować wtedy wzrost populacji bakterii w tempie geometrycznym czy wykładniczym. W pomidorze czy szynce to może niedokładnie jest tak samo modelowe, ale wzrost jest szybki i dlatego rozmrożone produkty można przechowywać krócej niż po prostu schłodzone.

No a właśnie pomidorom do zepsucia smaku wystarczy schłodzenie. Przemrożone może i szybciej gniją czy pleśnieją, również dlatego, że kryształki lodu rozrywają błony i ściany komórkowe, ułatwiając ich zainfekowanie, ale to jednak co innego. Schłodzone pomidory tracą smak, ale niekoniecznie zaraz gniją.

Jakiś czas temu badacze odkryli, że schłodzenie pomidorów sprawia, że wydzielają one mniej lotnych substancji aromatycznych (aromatycznych w znaczeniu sensorycznym, a nie strukturalno-chemicznym). Po tym odkryciu sprawę zaczęli drążyć i niedawno ogłosili, że przyczyną tego zaprzestania wydzielania zapachu jest metylacja genów odpowiedzialnych za wytwarzanie jego nośników. Wrażenie smaku jest tak naprawdę mieszanym wrażeniem łączącym zmysł smaku ze zmysłem zapachu, a do pewnego stopnia też zmysłów czuciowych.

Zatem utrata walorów w zakresie zapachu sprawia, że pomidory tracą to, co potocznie się określa smakiem. Kluczowa tu jest długość chłodzenia – dzień, a nawet trzy dni w lodówce sprawiają, że blokada genów zachodzi, ale jest odwracalna, po tygodniu jednak metylacja już blokuje ekspresję genów na stałe. Zatem tak naprawdę pomidor mało aromatyczny na krzaku może wydać się ostatecznie bardziej smaczny od pomidora oryginalnie bardzo aromatycznego, jeżeli ten drugi poleżał parę dni w chłodni. Które pomidory łatwiej spotkać w sklepie i dlaczego, chyba nie trzeba tłumaczyć.

I tu jest to, na co chciałem zwrócić uwagę. Mówimy o wydzielaniu substancji zapachowych. O ekspresji genów. O ich metylacji. O blokowaniu i odblokowywaniu genów. W owocu pomidora zerwanym z rośliny macierzystej. A więc w organie, wydawać się może, martwym.

Nasz ssaczy antropocentryzm tak naprawdę słabo radzi sobie z – wydawać by się mogło – fundamentalną, więc trywialną opozycją „żywe” – „nieżywe”. Gdy chcemy zjeść szynkę, ubijamy świnię. Gdybyśmy nawet jej nie ubili, tylko amputowali jej nogę, raczej nie mamy wątpliwości, że świnia jest żywa, ale jej noga już nie. A gdy chcemy zjeść marchew? Wyrywamy ją z ziemi, obrywamy nać i… możemy się rozmyślić i wsadzić korzeń z łodygą i pączkami liści (ta górna część marchewki to już wcale nie korzeń) z powrotem do ziemi. Całkiem prawdopodobne, że z pączków wyrosną nowe liście, a marchew będzie bez wątpienia żywa.

Marchew to roślina, a noga to jednak co innego. No ale co z nerką, którą przeszczepiamy? Ciężko o niej myśleć jako o żywym organie, tak jak o nerce wewnątrz ciała. Ale nie sposób też uznać, że jest tak naprawdę martwa i ożywa po wszczepieniu w nowe ciało. Czy nerka leżąca na stole sekcyjnym jest martwa, bo jej bliskim przeznaczeniem jest trumna lub krematorium, a leżąca w naczyniu do przeszczepu jest żywa, bo jej przeznaczeniem jest nowe ciało? Takie teleologiczne kryterium życia?

Wewnątrz owocu pomidora są nasiona. O nich łatwiej myśleć, że są w stanie anabiozy, czyli życia utajonego. Teraz nie widać, że są żywe, ale kiedyś zaczną kiełkować. A co z resztą owocu? Jej przeznaczeniem nie jest kiełkowanie, tylko zgnicie lub pożarcie. Właśnie to drugie jest ewolucyjnym celem (przy całym bagażu zastrzeżeń o teleonomii, a nie teleologii ewolucji) istnienia owoców – być zjedzonym i przeniesionym z niestrawionymi nasionami w miejsce odległe od rośliny macierzystej. Zerwanie dojrzałego owocu nie jest dla rośliny stratą – jest krokiem w rozprzestrzenienie potomstwa. Również zrzucenie poroża czy zjedzenie owocnika grzyba po wysypie zarodników nie jest dla osobnika macierzystego większym problemem (co nie znaczy, że należy bezcelowo odrąbywać poroże czy zrywać owocniki grzybów przed ich czasem).

Jednak nie tylko nasiona są żywe. Jak widać, żywe są też całe owoce, także po oddzieleniu od rośliny macierzystej. Właściwie są bardziej żywe, bo to nie jest życie utajone – ekspresja genów trwa na całego. Żeby zwabić potencjalny transport dla nasion, trzeba intensywnie pachnieć. Żeby intensywnie pachnieć, dobrze, żeby aromatyczne substancje były wytwarzane na bieżąco – cała aparatura żywego organizmu musi pracować. A może niecała. Komórki już nie muszą się namnażać. Dojrzały owoc jest trochę bytem jak z biologicznego żartu o tym, że pełnej definicji organizmu żywego, który ma metabolizować, ale też się rozmnażać, nie spełniają muły i mnisi. Im bardziej owoc pomidora jest martwy, tym mniejsze ma szanse na spełnienie swojej misji – ostatecznie spleśnieje i zgnije, a grzyby i bakterie nie przetransportują nasion.

Nie tylko organ odcięty od ciała zwierzęcego jest przez jakiś czas w jakimś sensie żywy. Także samo ciało zwierzęce po śmierci osobniczej nie jest całkiem martwe. Mit mówiący, że po śmierci wciąż rosną włosy i paznokcie, akurat wziął się stąd, że skóra wysychając, zapada się, dając złudzenie ich wzrostu, więc nie to mam na myśli. Ale mimo śmierci osobnika jeszcze całkiem wiele genów wciąż jest eksprymowanych (to rzadko stosowany w języku polskim imiesłów pokrewny ekspresji).

Pół roku temu blogosferę popularnonaukową zalała fala doniesień o zwierzęcych „genach zombie”. Okazuje się, że wiele genów nie tylko ulega ekspresji po śmierci niejako siłą rozpędu. Całkiem dużo dopiero po śmierci zwiększa swoją ekspresję – jedne po kilku, inne po kilkudziesięciu godzinach. Na tyle dokładnie, że można szacować czas śmierci osobnika na podstawie ich ekspresji. To jakiś dziwny ostatni podryg ciała, które w zasadzie już nie żyje i nie ma potencjału na dalsze życie, ale jeszcze wiele funkcji typowych dla życia wciąż u niego działa.

Czyli jest to jakieś życie, ale co to za życie?

Piotr Panek

ilustracja: Ernst Stöhr, majątkowe prawa autorskie wygasły
ResearchBlogging.org

    • Zhang, B., Tieman, D., Jiao, C., Xu, Y., Chen, K., Fe, Z., Giovannoni, J., & Klee, H. (2016). Chilling-induced tomato flavor loss is associated with altered volatile synthesis and transient changes in DNA methylation Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1613910113
    • M Colby Hunter, Alexander Pozhitkov & Peter Anthony Noble (2016). Accurate Predictions of Postmortem Interval Using Linear Regression Analyses of Gene Meter Expression Data BiorXiv DOI: 10.1101/058370
    • Alexander E Pozhitkov, Rafik Neme, Tomislav Domazet-Loso, Brian Leroux, Shivani Soni, Diethard Tautz, & Peter Anthony Noble (2016). Thanatotranscriptome: genes actively expressed after organismal death BiorXiv DOI: 10.1101/058305