CAM-planter: Overlevelse i ørkenen

Der er flere mekanismer, der arbejder bag tørketolerance hos planter, men en gruppe af planter har en måde at anvende, der gør det muligt for det at leve i lave vandforhold og endda i tørre regioner i verden som f.eks ørken. Disse planter kaldes Crassulacean syremetabolismeplanter eller CAM-planter. Overraskende nok bruger over 5% af alle vaskulære plantearter CAM som deres fotosyntetiske vej, og andre kan udvise CAM-aktivitet, når det er nødvendigt. CAM er ikke en alternativ biokemisk variant, men snarere en mekanisme, der gør det muligt for visse planter at overleve i tørrige områder. Det kan faktisk være en økologisk tilpasning.

Eksempler på CAM-planter udover den ovennævnte kaktus (familie Cactaceae) er ananas (familie Bromeliaceae), agave (familie Agavaceae) og endda nogle arter af Pelargonium (pelargonierne). Mange orkideer er epifytter og også CAM-planter, da de er afhængige af deres antenne rødder for vandabsorption.

Opdagelsen af ​​CAM-planter blev begyndt på en temmelig usædvanlig måde, da romere opdagede, at nogle planter blade brugt i deres diæter smagte bittert, hvis de blev høstet om morgenen, men var ikke så bitre, hvis de blev høstet senere i dagen. En videnskabsmand ved navn Benjamin Heyne bemærkede det samme i 1815, mens han smagede

Få år før skrev en schweizisk videnskabsmand ved navn Nicholas-Theodore de Saussure imidlertid en bog kaldet Undersøgelser Chimiques sur la Vegetation (Kemisk forskning af planter). Han betragtes som den første videnskabsmand, der dokumenterer tilstedeværelsen af ​​CAM, som han skrev i 1804 at fysiologien ved gasudveksling i planter som kaktus adskiller sig fra den i tyndbladede planter.

CAM-planter adskiller sig fra "almindelige" planter (kaldet C3 planter) i hvordan de fotosyntese. Ved normal fotosyntese dannes glukose, når kuldioxid (CO2), vand (H2O), lys og et enzym kaldet Rubisco arbejder sammen for at skabe ilt, vand og to kulstofmolekyler, der hver indeholder tre kulhydrater (følgelig navn C3). Dette er faktisk en ineffektiv proces af to grunde: lave kulstofniveauer i atmosfæren og den lave affinitet, som Rubisco har for CO2. Derfor skal planter producere høje niveauer af Rubisco for at "gribe" så meget CO2, som det kan. Oxygengas (O2) påvirker også denne proces, fordi enhver ubrugt Rubisco oxideres af O2. Jo højere iltgasniveauer er i anlægget, jo mindre er Rubisco; derfor assimileres det mindre kulstof og fremstilles til glukose. C3-planter håndterer dette ved at holde deres stomata åbent i løbet af dagen for at samle så meget kulstof som muligt, selvom de kan miste en masse vand (via transpiration) i processen.

Planter i ørkenen kan ikke efterlade deres stomata åben i løbet af dagen, fordi de vil miste for meget værdifuldt vand. En plante i et tørt miljø skal holde fast i alt det vand, den kan! Så det skal behandle fotosyntesen på en anden måde. CAM-planter skal åbne stomaten om natten, når der er mindre risiko for vandtab via transpiration. Planten kan stadig optage CO2 om natten. Om morgenen dannes æblesyre fra CO2 (husk den bitre smag, Heyne er nævnt?), Og syren dekarboxyleres (nedbrydes) til CO2 i løbet af dagen under lukkede tomater. CO2 tilføres derefter de nødvendige kulhydrater via Calvin cyklus.

Der forskes stadig på de fine detaljer i CAM, herunder dens evolutionære historie og genetiske fundament. I august 2013 blev der afholdt et symposium om C4- og CAM-plantebiologi på University of Illinois, Urbana-Champaign, med adresse muligheden for anvendelse af CAM-planter til råmaterialer til biobrændstofproduktion og til yderligere at belyse processen og udviklingen af CAM.