Vědci z Přírodovědecké fakulty JU pod vedením Jiřího Kubáska pomohli objasnit dosud málo známý přírodní proces, tedy obnovu povrchové ochranné vrstvy rostlin (kutikuly). Použili přitom inovativní metodu značení stabilními izotopy. Výsledky uveřejnil prestižní vědecký časopis New Phytologist. Výzkum je ukázkou spojení biologie a sofistikovaných analytických metod.
Rostliny nemají kůži. Přesto (nebo právě proto) potřebují ochrannou vrstvu. Ta se nazývá kutikula a její tloušťka se většinou měří v mikrometrech (tisícinách mm). Je to poměrně důmyslný nanomateriál. Makromolekulární síť z kutinu (složitě pospojované řetězce lipidů) ji činí pevnou. Právě tato tzv. matrix drží pohromadě třeba plod rajčete. Když plod oloupeme (pokožku spolu s pevnou povrchovou kutikulou), rajče se takzvaně „rozblemcne“. Selháním pevnosti kutikuly je třeba praskání plodů. Je to důsledek šlechtění na enormní velikost plodů a nedostatečně přizpůsobené kutikuly na tuhle velikost.
Matrix z kutinu je ale zároveň propustná pro vodu. Proto je napuštěna vosky. Kutikulu si lze představit jako voskovaný papír na potraviny, ale mnohem tenčí. Samotný papír je prodyšný. Povoskovaný už nepropustí vodní páru, ale ani oxid uhličitý – hlavní potravu rostlin. Aby rostlina nebyla odříznuta od svého okolí, má na povrchu malé uzavíratelné otvůrky – průduchy.
Kutikula je tedy pro přežití listů a dalších částí rostliny zásadní. Nemít kutikulu, list by uschl za krátkou dobu. Stále se ale nevědělo, jak kutikula roste s rostoucím listem a jestli se obnovuje i u listů, které dosáhly konečné velikosti. Není totiž list, jako list. Vezměme si takové zelí. Právě tam můžeme snadno vidět vosky jako sivé ojínění listů, které jde částečně setřít prstem. Listy tady plní funkci „fotosyntetické elektrárny“ jen pár měsíců, pak umírají. Ale např. u břečťanu, brusinky nebo smrku listy vytrvávají několik let. Musí se kutikula obnovovat? Nebo vydrží celou dobu života listu?
S cílem rozluštit tuto záhadu si Jiří Kubásek spolu s kolegy z Přírodovědecké fakulty JU vzali na pomoc stabilní izotopy. Zatímco radioaktivní izotopy se rozpadají, stabilní jsou stálé. Na rozdíl od radioaktivních izotopů se nerozpadají a při práci s nimi se tedy nemusejí dodržovat radiační předpisy. Uhlík je na Zemi ve dvou stabilních izotopech. Běžnější je uhlík 12, zkratkou 12C (6 protonů a 6 neutronů) a je ho asi 99 %. Asi stokrát vzácnější je 13C (6 protonů a 7 neutronů). Vtip je v tom, že se v živých tvorech chovají prakticky stejně. V dnešní době můžeme koupit třeba oxid uhličitý (CO2), kde je skoro veškerý 12C nahrazen 13C.
Kubásek a kolegové tedy nechali rostliny v „akvárku“ s přidaným těžkým CO2 (což znamená s uhlíkem 13C). A stačily dvě hodiny, aby si rostliny tenhle těžký oxid uhličitý vzaly a zabudovaly fotosyntézou do svých cukříků. Cukříky to ovšem jen začíná. Pak se 13C začne objevovat prakticky v celém těle rostlin. No, a pokud se začne objevovat v kutikule, znamená to, že byla vyrobena či obnovena až po přemístění rostlin do tohoto „těžkého vzduchu“.
Zjistili tak, že matrix roste jen během doby, kdy list zvětšuje svou plochu. U opadavých listů či jednoletek (třeba to zelí) se i ukládání vosků omezuje prakticky na dobu růstu listu. Pak už to, zjednodušeně řečeno, vydrží až do doby, než list opadne (nebo než to zelí sníme). U těch vytrvalých by to ale nestačilo. Musí se obnovovat a doplňovat, aby kutikula plnila svou funkci. U smrku jehličí vydrží až deset let, u agáve jsou to desetiletí co ty dužnaté, modře ojíněné listy žijí.
