Kurkime ateitį drauge!

Dr. Artūras Gedminas, prof. habil. dr. Remigijus Ozolinčius

Lietuvos miškų institutas

ATEITIES MEDŽIAI IR MIŠKAI, ARBA NANOMIŠKAI

Negaliu pasakyti, kad esu astrologijos gerbėjas, bet ryte, vartydamas laikraščius, visada peržvelgiu horoskopų skyrelį: įdomu žinoti, kokia bus diena. Žmonės yra sukūrę daug visokiausių būdų, kaip atspėti ateitį, kaip prognozuoti, kokios bus naftos kainos; kokia komanda laimės vienas ar kitas varžybas ir pan. Smalsu žinoti, kaip ateityje atrodys mūsų Žemė - žmonės, miestai, miškai? Prieš pradėdami kalbėti apie ateities medžius, turime trumpam žvilgtelėti į praeitį – juk dauguma žmogaus sukurtų prognozių būtent ir remiasi pažintais praeities procesų dėsningumais.

 

Apie lepidendronus ir kalamitus, arba kaip atrodė pirmykščių miškų medžiai

1956 m. pasirodė H.Hanseno knyga, skirta pagrindinių augalų gyvenimo formų geologinio amžiaus tyrinėjimams. Šios knygos autorius, ištyręs šiuolaikinius augalus, o taip pat iškastinę florą, išanalizavęs stulbinančiai gausią medžiagą – 38 tūkstančius augalų rūšių, padarė tokią išvadą: įvairios augalų gyvenimo formos, kaip ir rūšys, turi skirtingą amžių. Pasirodė, kad pati seniausia sėklinių augalų gyvenimo forma yra medžiai.  Akad. A.Tachtadžianas santykius tarp atskirų gyvenimo formų išreiškia tokia schema: medžiai – krūmai – puskrūmiai – daugiametės žolės – vienmetės žolės. Daugelis mokslininkų pripažįsta, kad pagrindinė sėklinių augalų evoliucijos kryptis buvo būtent perėjimas nuo sumedėjusių augalų (medžių) prie žolinių. Taigi mūsų medžiai tai lyg ir gyvieji dinozaurai augalijos pasaulyje.

Taigi kokie buvo ir kaip atrodė šių “dinozaurų” protėviai?

Manoma, kad miškai Žemėje atsirado prieš 320-400 milijonus metų - devono periodo pabaigoje ir karbono pradžioje, sausumai iškilus iš jūros. To metu miškuose augo daugiausia sporiniai augalai: įvairaus dydžio sumedėję pataisai, asiūkliai, paparčiai. Vieni buvo aukšti, su plačiais išsikerojusiais lapais, kiti - ploni, tamsiamėgiai. Vieni iš jų augo „įsibridę“ į vandenį, kiti buvo jau išėję į sausumą - vyniojosi apie aukštesnius augalus arba mažais dantytais plunksniniais lapais patys stiebėsi aukštyn. Žinoma, nė vienas žmogus nematė tokių medžių (tada ir žmogaus Žemėje nebuvo – Homo sapiens atsirado likus vos 11 minučių iki Naujųjų Metų,  jeigu įsivaizduosime, kad suspaudžiame visą Žemės istoriją į vienerius metus). Taigi niekas negalėjo aprašyti, nupiešti ar nufotografuoti  to meto medžių ir miškų. Apie tokių medžių ir miškų egzistavimą galime spręsti tik pagal fosilijas,  žemės gręžiniuose rastas žiedadulkes, sporas ir vaisius ar augalų liekanas.

Žinomiausias iškastinių sumedėjusių pataisūnų atstovas – lepidodendronas (lot. Lepidodendron sp.). Lepidodendronai, kurių priskaičiuojama virš 100 rūšių, buvo aukšti, siekiantys 30 (40-45) m aukščio medžiai, tiesiu, kolonos pavidalo liemeniu, kurio skersmuo dažnai siekdavo 1 m, ir galinga su daugybe dichotomiškai* besišakojančių šakų laja. Jauno medžio

 

 
     

Medžių fosilijos. Kairėje – medžio kamieno fosilija papuošta parduotuvės vitrina (Viena, Austrija); dešinėje – medžio lapo fosilija natalijos muziejuje (Natalija, Turkija).

 

kamienas buvo tankiai apaugęs ilgais yliškais lapais. Lepidodendronai turėjo požeminius organus, panašius į stambias šaknis, – stigmarijas (gr. stigma – ženklas). Stigmarijos, kaip ir lepidodendrono šakos, dichotomiškai šakodavosi. Ant stigmarijų susidarydavo pridėtinės šaknys.

 

Pirmykščiai medžiai (karbono periodas, prieš 350-360 mln. metų): sigiliarija, lepidodendronas, kalaminas (iš A.Jablokovo, A.Jusufovo knygos “Evoliucijos mokslas“, 1984). 

Pirmykščiai medžiai (karbono periodas, prieš 350-360 mln. metų): sigiliarija, lepidodendronas, kalaminas (iš A.Jablokovo, A.Jusufovo knygos “Evoliucijos mokslas“, 1984). 

 

 

Dabartinių pataisūnų žinoma apie 1000 rūšių, apjungtų 7 gentyse. Lietuvoje auga 7 pataisų rūšys. Tai daugiamečiai, paprastai visadžaliai augalai, kuriems būdingas dichotomiškas šakojimasis. Bene dažniausiai Lietuvos miškuose aptinkamas vaistinis pataisas. Tai daugiametis, 1-3 m ilgio, žeme besidriekiantis, apaugęs trumpais siaurais lapeliais augalas, kurio šoniniai stiebai dvišakai šakoti, o jų viršūnėse auga po 2-3 ilgakojes sporofitų varputes.

Į lepidodendronus buvo panašūs ir kiti plačiai paplitę medžiai – sigiliarijos. Sunku pasakyti, kokiai augalų grupei reikėtų priskirti sigiliarijas (gal papartūnams?), bet jos, skirtingai nuo lepidodendronų, silpnai šakojasi. Silpnai šakojosi ne tik šių medžių viršutinė stiebo dalis, bet ir stigmarijos. Sigiliarijos (Sigiliaria) turėjo storą, dažnai žemyn platėjantį, iki 30 m aukščio stiebą, o jų stigmarijos pasiekdavo gana įspūdingų matmenų. Pavyzdžiui, netoli Liverpulio anglies kloduose rasta suakmenėjusi stačia 9 pėdų aukščio sigiliarija turėjo net 8-9 pėdų ilgio stigmarijas.

Asiūklūnai praeityje buvo įvairi ir klestinti augalų grupė. Dabartiniai asiūkliai – žoliniai augalai, tačiau senoviniai asiūklūnai buvo medžiai. Savotiškai medžiais buvo kalamitai (Calamites), savo išvaizda primenantys gigantiškus asiūklius. Nors manoma, kad kalamitai ir buvo dideli medžiai (aukštis siekė 20-30 m, o kamieno skersmuo – net 1 m), tačiau iškastinio Calamites sp. aukštis siekė 8–10 metrų. Medžių strobilai buvo 12 m ilgio, o jų skersmuo – beveik pusės metro. Jie, kaip ir dabartiniai asiūkliai, turėjo horizontaliai besidriekiančius šakniastiebius. Ant šakniastiebių bamblių augdavo gausybė pridėtinių šaknų. Nežiūrint į tai, kad lepidodendronams, sigiliarijoms, kalamitams ir kt. šio laikotarpio medžiams jau buvo būdingas šoninis, arba lateralinis, augimas (apie šį augimo tipą, būdingą medžiams, turi ir dviskilčių šeimos žoliniai augalai), pas juos, kaip ir pas daugelį dabartinių drėgnųjų tropikų miškų medžių, nesusidarydavo metinės rievės.

Šiuo metu asiūklūnų skyrių atstovauja vienintelė asiūklio gentis. Pasaulyje jų tėra tik 20 rūšių. Lietuvoje auga 8 asiūklio rūšys. Dažniausias – dirvinis asiūklis (Equisetum arvense). Tai daugiametis augalas. Jo žiemojanti dalis – giliai esantis požeminis šakniastiebis.

 Pirmykščių medžių miškai suklestėjo karbone (prieš 350-360 mln. metų), kai Žemėje vyravo drėgnas ir ištisus metus šiltas klimatas. Toks klimatas buvo palankus medžių augimui. Milžiniški pataisūnai, papartūnai ir asiūklūnai mirę griūdavo vienas ant kito, ant žemės ar tiesiog į vandenį. Manoma, kad tuo metu dar nebuvo medieną pūdančių organizmų. Tai sąlygojo, kad karbono periodo medžiai nesupuvo, o iš jų liekanų per milijonus metų susidarė akmens anglis.

Karbone pasirodė ir pirmieji sumedėję medžiai – kordaitai ir ginkmedžiai. Tai buvo patys pirmieji plikasėkliai ir sėkliniai augalai Žemėje.

Tačiau bene “vyriausiu” iš visų medžių reikėtų vadinti ne lepidodendronus ar sigiliarijas, o paparčius. Bet ne visus, o tik tuos, pas kuriuos pirmuosius evoliucijos bėgyje jau buvo susiformavęs ne tik medžio pavidalas, bet ir lateralinis augimas. Lateralinis augimas būdingas ir dabartiniams medžiams. Tai toks augimas, kai

Manoma, kad medžių protėviais galėjo būti aneurofitonai (Aneurophyton germanicum Kräus. et Wcyl.). Šie augalai turėjo aiškiai išreikštą pusantro metro aukščio kamieną, kurio viršūnėje šlamėjo stambūs lapai.

Žinoma, tūkstantmečių eigoje keitėsi pirmykščių medžių išvaizda. Vienų rūšių – mažiau, kitų – daugiau. Mokslininkai mano, kad iš dabartiniu metu Žemėje augančių medžių mažiausiai pakito dviskiautinis ginkmedis (Ginkgo biloba L.).

 

Medžiai - „gyvosios iškasenos“

Šis reliktinis augalas (reliktai –tai atskiros augalų rūšys arba nedidelės rūšių grupės, kurioms būdingi seniai išnykusių epochų formų požymiai) dažnai vadinamas gyvąja iškasena. Nors ginkmedžiai buvo paplitę prieš 120-150 mln. metų, t.y. būtent tuo laiku, kai gyveno milžiniški augalėdžiai dinozaurai ir skraidė didžiuliai ropliai, skrosdami orą dvidešimties metrų pločio sparnais, savo biologinėmis savybėmis jie daug kuo panašūs į išmirusius sėklinius paparčius.

Ginkmedis – tai ilgaamžis (gyvenantis iki 1000 m) 30-40 m aukščio medis. Manoma, kad jis kilęs iš Kinijos ir Japonijos, nors šiuo metu ten savaime neauga. Japonai šį medį mėgsta sodinti prie šventyklų, kapinėse. 1727 m. ginkmedis buvo atvežtas į Europą. Dviskiautį ginkmedį galima pamatyti it Lietuvoje. Stambiausias šios rūšies medis (apie 20 m aukščio ir virš pusės metro skersmens) ošia Švėkšnos parke. Ginkmedis auga ir Kauno Botanikos sode, o taip pat netoli Kauno esančioje Tado Ivanausko sodyboje – Obelynėje bei dar vienoje kitoje vietoje. Vienąkart pamačius ginkmedžio lapus – ilgakočius, vėduoklės pavidalo, dichotomiškai išsišakojusiomis gyslomis, niekada jų nesupainiosi su kitų medžių lapais.

Savo žiedo ypatybėmis mokslininkus domina ir dar vienas mūsų parkuose ir botanikos soduose augantis medis. Tai – japoninė magnolija (Magnolia kobus DC.). Šio medžio dideli, iki 10 cm skersmens, balti žiedai jaudina botanikų, tyrinėjančių augalų žiedų kilmę, vaizduotę. Bet apie tai plačiau kalbėsime kitame skyrelyje.

 

Ateities medžiai ir miškai: kokius sukurs gamta?

O dabar pabandykime įsivaizduoti, kaip turėtų atrodyti ateities medžiai. Kad būtų lengviau tai padaryti, pasitelkime kai kuriuos mokslininkų samprotavimus. Garsus augalų sistematikas A.Tachtadžianas (1966) mano, kad tarp morfologinių požymių, rodančių evoliucijos lygį, svarbią vietą užima medžio šakojimosi pobūdis. Jis teigia, kad evoliuciniu požiūriu progresyvūs medžiai turėtų pasižymėti laja, turinčia daugybę smulkių šakų. Kiti autoriai progresyviu medžių požymiu vadina greitesnį medžių augimą. Taigi ateities medžiai turėtų būti smulkiomis šakomis ir pasižymėti greitu augimu. Miškai iš tokių medžių gali susiformuoti tik po keleto ar keliolikos milijonų metų… Kita vertus, neatmetama ir greitesnė mūsų miškų pokyčių galimybė. Pasikeitusius medžius ir miškus gali matyti mūsų anūkai. Tokius pokyčius mūsų miškuose gali sukelti ne kas kitas, o...  karbono periodo medžiai...

Deginant iškastinį kurą, tame tarpe ir akmens anglį, į atmosferą išsiskiria anglies dvideginis (tiesa, anglies dvideginis išsiskiria ir yrant organinei medžiagai, augalams ir gyvūnams kvėpuojant, išsiveržiant ugnikalniams ir pan.). Ir nors visi Žemės miškai per metus fotosintezės metu sunaudoja virš 25 mljrd. tonų anglies dvideginio, CO2 kiekis atmosferoje pamažu didėja  - per šimtmetį išaugo nuo 0,0292 % 1900 metais iki  0,0368 % dabartiniu metu. Didėjant CO2 koncentracijai iki tam  tikros  ribos, fotosintezė intensyvėja, o tuo pačiu geriau auga ir medžiai. Tačiau visumoje CO2 kaupimasis atmosferoje yra nepageidaujamas reiškinys. Ir ne vien dėl tos priežasties, kad labai didelė CO2 koncentracija mažina augalų kvėpavimo intensyvumą. Didėjanti CO2 koncentracija gali sukelti vadinamąjį šiltnamio reiškinį. Anglies dvideginis, nelyginant šiltnamio stiklas ar plėvelė, praleidžia iš saulės sklindančią radiaciją, tačiau sugeria infraraudonuosius spindulius, kuriuos atgal į erdvę spinduliuoja įšilęs Žemės paviršius. Todėl temperatūra Žemėje pradeda kilti.

Dėl tos priežasties anglies dvideginis vadinamas šiltnamio dujomis (tiesa, be anglies dioksido, panašiomis savybėmis pasižymi ir kitos šiltnamio reiškinį sukeliančios dujos – metanas, azoto oksidai, ozonas ir freonai; kai kurių ekspertų manymu, skirtingų dujų indėlis į šiltnamio efektą apytikriai vertinamas taip: anglies dvideginis – 55%, metanas - 15%, azoto suboksidas - 6%, freonai - 17%, kitos medžiagos - 7%). 

Numatomos tokios labiausiai tikėtinos klimato atšilimo pasekmės: vandenynų lygio kilimas (prognozuojama, kad, esant dabartinėms šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijų didėjimo tendencijoms, vandenynų lygis iki 2100 metų pakiltų apie 60 cm, ir didžiulės sausumos teritorijos atsidurtų po vandeniu), kritulių pagausėjimas, dirvožemio drėgmės sumažėjimas, stratosferos atšilimas, uraganinių vėjų padažnėjimas, drastiški augalinės dangos, tame tarpe ir miškų, pasikeitimai.

Mokslininkai prognozuoja, kad tokia „kritine“ rūšimi turėtų būti paprastoji eglė. Jų prognozė remiasi keliais argumentais: pirma, dėl klimato kaitos gali padažnėti ligų ir kenkėjų pažeidimai bei stichinės vėtros, kurioms eglė, turinti paviršinę šaknų sistemą, yra ypač neatspari. Antra, šiltėjant klimatui, gali keistis augalų arealai, į šiaurę „pasislinkti“ ištisos augalijos zonos; paprastoji eglė, evoliucijos eigoje prisitaikiusi prie vėsesnio klimato, paprasčiausiai „pasitrauktų“  į šiaurę.

 

 

Kai kurių medžių rūšių dalis (%) skirtingų gamtinių-geografinių zonų miškuose

 

Kokius medžius kuria žmogus, arba apie miško medžių selekciją ir veisles

Čia nekalbėsime apie dekoratyvinių želdinių ir sodų medžius. Beje, jie visi taip pat atkeliavo iš miško. Čia kalbėsime tik apie tuos medžius, kurie auginami medienai. Taigi, kokius medžius miškininkai norėtų matyti ateities miškuose? Visų pirma, tokie medžiai turi pasižymėti geru augimu, t.y. per kuo trumpesnį laiką užauginti daugiau medienos. Ne bet kokios medienos, o stiebo medienos. Tik iš stiebo medienos pjaunami rąstai, lentos, daromi baldai, gaminamas popierius (šakos naudojamos kurui arba tiesiog paliekamos miške). Pageidautina, kad medžių stiebai būtų kuo aukštesnės kokybės - tiesūs, mažai nulaibėję, mažai šakoti (turėtų smulkesnes šakas). Be to, tokie medžiai turėtų būti atsparūs ligoms ir kenkėjams, oro taršai, o jų mediena – gerų fizinių-mechaninių savybių bei atitinkamos tekstūros, spalvos ir kvapo...

Tokių medžių galima rasti natūraliai augančiuose mūsų miškuose. Jie vadinami rinktiniais, arba pliusiniais. Miško selekcininkai, pagal specialius kriterijus atrinkę tokius medžius, pažymi juos skersine baltų dažų juosta. Rinktiniai medžiai saugomi. Lietuvoje turime apie 2000 rinktinių medžių, daugiausia pušų. Pušys sudaro apie 15-20 %  visų rinktinių medžių. Daugiausia rinktinių pušų auga Punios, Sudvajų, Prienų šiluose, Labanoro-Ažvinčių giriose, Šarkuos, Šilutės, Kazlų Rūdos ir Veisiejų miškuose. Rinktinių eglių daugiausiai atrinkta Ažvinčių-Labanoro giriose, Šalčininkų, Trakų bei Veisiejų miškuose. Ąžuolo rinktiniai medžiai susitelkę Kėdainių, Panevėžio bei Šilutės ir Marijampolės miškuose.

Nuo pliusinių medžių  renkamos sėklos bei imamos šakelės skiepijimui. Skiepyti sodinukai naudojami sėklinių plantacijų steigimui. Kas yra sėklinė plantacija? Populiariai kalbant, tai – miško medžių sodas, kuriame medžiai auginami ne medienai, o sėkloms gauti. Tikėtina, kad pasėjus nuo tokių medžių surinktas sėklas iš jų išaugs tokie pat gražūs ir vertingi medžiai. Lietuvoje yra 91 sėklinė plantacija, Jų bendras plotas 641,7 ha.

Sparčiu augimu pasižymi kai kurie vietiniai Lietuvos medžiai (ypač drebulės) bei jų hibridai. Pavyzdžiui,  ilabai gerai Lietuvoje auga hibridinis maumedis. Tai lenkinio (Larix polonica) ir europinio (Larix decidua) maumedžių hibridai. Manoma, kad našiausias Lietuvoje medynas, sukaupęs net 1200 kub. metrų medienos ir kuriame auga aukščiausias Lietuvoje medis (jo aukštis – net 46 m), yra Degsnės maumedynas. Jame kaip tik ir auga hibridiniai maumedžiai. Panašiu augimo tempu pasižymi ir kitas Lietuvos miško selekcininkų sukurtas medis – hibridinė drebulė. Sukryžminus mūsų drebulę (Populus tremula)   su iš Kanados kilusia smulkiadante tuopa (Populus tremuloides), kai kurie hibridinių medžių (P. tremuloides x P. tremula) klonai per 20 m. užauga daugiau nei 20 m aukščio ir daugiau nei 20 cm skersmens.

 

 

     

Kairėje - pliusinis paprastosios pušies medis (A.Pliūros nuotr.), dešinėje – maumedžio sėklinė plantacija

Šiuolaikiniai biotechnologijos metodai leidžia gauti ir taksonomiškai labai nutolusių medžių hibridus. Pavyzdžiui, Lietuvos miškų institute atlikti tokie hibridizacijos tyrimai parodė, kad paprastojo uosio (Fraxinus excelsior) žiedadulkes užnešus ant smulkiadantės tuopos (P. tremuloides) moteriškų žiedynų galima iš nesubrendusių gemalų regeneruoti visiškai naujus augalus (Populus x Fraxinus).

 

Transgeniniai medžiai

Šiuolaikinės biotechnologijos leidžia medyje įterpti genus, atsakingus už vieną ar kitą požymį, iš kitų augalų ir netgi gyvūnų. Tokie medžiai vadinami transgeniniais, arba genetiškai modifikuotais. Skaitytojams priminsime, kad transgeninių augalų kūrimui panaudota specifinė augalų savybė – ląstelės totipotentiškumas (lot. totus – visas, potentia – galia), t.y. atskiros ląstelės gebėjimas išaugti į pilnavertį augalą.

Pirmieji transgeniniai augalai buvo sukurti 1983 m., o pirmasis transgeninis medis - 1987 m. Tai buvo herbicidams atspari tuopa. Sukurti analogišką genetiškai modifikuotą spygliuotį (maumedį) pavyko tik po kelių metų – 1991 m.

 Mūsų žiniomis, dabartiniu metu pasaulio laboratorijose ir bandymų laukeliuose eksperimentai  vykdomi su 19 miško medžių rūšių. Dažniausiai genetiškai modifikuojami tuopų (Populus) genties medžiai.

Kokiomis savybėmis pasižymi genetiškai modifikuoti medžiai, arba kokius medžius stengiasi sukurti miškų genetikai, naudodami šiuolaikinės biotechnologijos laimėjimus?

Viena iš pagrindinių krypčių kuriant genetiškai modifikuotus medžius - pastangos “suteikti” medžiams atsparumą prieš ligas, kenkėjus bei herbicidus. Pavyzdžiui, Anglijoje apie 1970 m. nuo guobinių maro žuvo daugiau nei 20 milijonų medžių. Mokslininkai pastebėjo, kad ne visos guobų rūšys vienodai jautrios guobinių marui. Buvo padėta daug pastangų spęsti atsparumo šiai ligai problemas, naudojant tarprūšinę hibridizaciją. Vėliau paaiškėjo, kad ne visi tos pačios rūšies medžiai vienodai atsparūs guobinių marui. Paslaptis slypėjo jų genetinėje struktūroje. Taip buvo atrastas atsparumo šiai ligai genas. Dabar tokios transgeninės guobos sodinamos vietovėse, kur iki tol siautėjo ši liga.

Tam, kad medžiai įgytų atsparumą vabzdžių lervoms, panaudojamas bakterijos Bacillus thuringiensis genas. Šie mikrobai aptinkami dirvoje bei ant augalų ir pasižymi natūraliu insekticidiniu poveikiu - užkečia vikšrus ir lervas. Pavyzdžiui, drebulėms įvedamas Bt toksino genas, kurio dėka jos turėtų įgyti atsparumą lapus graužiančiam vabalui Chrysomela scripta.

Apie 32% visų genetinių modifikacijų atliekama medžių atsparumo herbicidams didinimo linkme. Tokius padidinto atsparumo plataus spektro herbicidams medžius daug lengviau prižiūrėti daigynuose, medelynuose ir želdiniuose.

Viena iš svarbiausių pageidaujamų ateities medžių savybių popieriaus gamyboje yra lengvai ekstrahuojama mediena. Panaudojant genetinę inžineriją, keičiamas lignino polimerų sintezėje dalyvaujančio fermento CAD (cinamilo alkoholio dehidrogenazės) kiekis. Tokių modifikuotų drebulių ir eukaliptų medienoje gaminasi mažiau lignino. Tokiu būdu popieriaus pramonei reikės sunaudoti mažiau energijos, į aplinką bus išskiriama mažiau teršalų. Tačiau tokie sumažinto lignino kiekio medžiai tampa mažiau atsparūs vėjui bei ligoms, nes ligninas kartu su celiulioze yra svarbiausios ląstelių sieneles sudarančios medžiagos, laiduojančios medienos stiprumą ir atsparumą ligoms.

Kita medienos savybė, kurią bandoma įdiegti, yra pakitusi jos spalva. Tokios medienos nereikėtų dažyti papildomai. Taip pat atliekami bandymai, kuriant dekoratyvius medžius su kitoniškos spalvos lapais. Beje, lengviau yra pakeisti ne medžių kamieno ląstelių, o lapų spalvą, nes tam užtektų modifikuoti tik viršutinį ląstelių sluoksnį. Vienas iš būdų pakeisti lapų spalvą yra genų, slopinančių pigmentus, panaudojimas. Žali lapai turi tuos pačius genus, kaip ir žiedlapiai, bet juose genai, atsakingi už pigmentaciją, nėra aktyvuoti . Teoriškai yra įmanoma sužadinti šiuos genus, kad jie gamintų žiedų pigmentus stiebuose ir lapuose.

Ateities medžiai turėtų sparčiau augti. Tokie medžiai paprastai kuriami tradicinės selekcijos metodais. Pavyzdžiui, tuopų genties hibridai dažnai pasižymi spartesniu augimu ir geresnės kokybės mediena nei tėviniai augalai. Tačiau ir genų perkėlimas  leidžia paspartinti medžių augimą, sutrumpinti jų juvenilinį  (jaunystės, brendimo) periodą. Norint pagreitinti augimo ir brendimo ciklą, į medžio genomą įterpiamas tam tikras baltažiedžio vairenio (Arabidopsis thaliana) genas (prisiminkime, kad baltažiedžio vairelio vystymosi ciklas nuo sudygimo iki sėklų subrandinimo yra apie 8 savaitės; dėl tokios trumpos vystymosi trukmės jis buvo panaudotas net kosminiuose tyrimuose). Tokie bandymai jau atliekami su citrusiniais medžiais bei drebulėmis.

Visiškai neseniai atrastas genas, stabdantis augalų senėjimo procesus. Aptiktas genas “atsakingas” už fitohormonų – citokininų – gamybą. Dėl citokininų pertekliaus nupjautas augalas (pavyzdžiui, rožė), būdamas vandenyje, ilgai (net iki pusės metų!) išlieka gyvas. Kiti augalai, turintys citokininų perteklių, išleidžia tokį kiekį ūglių, kad iš jų galima pasodinti ištisą mišką.

Nemažai pasiekta ir sunkiųjų metalų bei organinių junginių šalinime iš dirvos, panaudojant genetiškai modifikuotus medžius. Transgeninės drebulės yra naudojamos TCE (trichloretileno - vieno iš pagrindinių aplinką teršiančių junginių) degradacijai. Lauko bandymai rodo, kad tokios drebulės yra efektyvesnės už nemodifikuotas, suskaidydamos iki 95% šio toksino iki CO2 ir chloro jonų.

Kai kurios medžių rūšys sugeba efektyviai redukuoti dirvožemyje esančio gyvsidabrio joninę formą. Tam yra sukurtas transgeninis gelsvažiedis tulpmedis (Liriodendron tulipifera), į kurio genomą įterptas bakterinis gyvsidabrio reduktazės genas. Šis genas leidžia toksišką Hg2+ joną paversti mažiau pavojinga jo forma Hg0. Šis procesas vyksta apie 12 kartų greičiau, nei tam naudojant nemodifikuotus medžius.

Transgeniniai medžiai tarnauja ir vertingų farmacinių junginių gamybai. Štai, pavyzdžiui, Malaizijoje atliekami bandymai, siekiant sukurti kaučiukmedį, kuris sekretuotų žmogaus serumo baltymą albuminą.

 

Nanomiškai, arba anapus ateities

Nesivarginkite ieškodami žodynuose, ką reiškia žodis “nanomiškai” ar „nanomedis“. Ten tokio žodžio nerasite, nes jis atsirado visai neseniai. Nanomedžiais vadintume naujus, iki šiol neegzistavusius medžius, sukurtus naudojant nanotechnologijas. Nanotechnologijos (nanotechnologija – tai norimos struktūros medžiagų ar dirbinių kontroliuojamas surikimas iš atskirų atomų ar molekulių; terminas kilo iš atomų ir molekulių dydžio, kuris paprastai yra tarp 0,1 ir 10 nanometrų; 1nm=0,000000001 m). eina vienu žingsniu toliau nei genų inžinerija. Jeigu genų inžinerija užsiima jau egzistuojančių organizmų tobulinimu, tai viena iš nanotechnologijų krypčių – sukurti visiškai naujus, anksčiau neegzistavusius organizmus. Vietoj įprastinių junginių šie sintetiniai organizmai gamintų medžiagas su kitokia, be to, iš anksto užprogramuota chemine sudėtimi ir savybėmis.

Galvojama, kad bus galima sukonstruoti tokius medžius, kurie augtų be šakų ir lapų, nelyginant žvakės, ir, sulaukę brandos suskiltų į lentas arba atskirus gabalus (pavyzdžiui, kalades), t.y. tokių medžių nereikės nei kirsti, nei vežti į lentpjūves, nei galvoti, kur padėti krūvas pjuvenų (jų paprasčiausiai nebus).

Išgauti didelį kiekį kombinuotų medžiagų, lyginant su grynu metalu, plastiku ar mediena, yra sudėtinga ir sunku. Manoma, kad šią problemą galima spręsti panaudojant nanomedžius. Tokius medžius galima būtų sodinti ant XX–ojo amžiaus sąvartynų ir pramonės atliekų.

Nanomedžių idėja nėra labai didelė fantazija. Nanotechnologiniu požiūriu, DNR grandinė yra programa, o gyva ląstelė yra sistema, kurioje ši programa veikia. Augalų genomo tyrimai suteikia informacijos apie tai, kaip veikia ši sistema. Pagrindinių ląstelėje vykstančių transformacijų išaiškinimas suteikia galimybę jas tyrinėti ir vykdyti laboratorinėmis sąlygomis. Įmanoma susintetinti visai naujų genų ir galbūt sukurti alternatyvą genetinės medžiagos saugojimui DNR. Įkėlus alternatyvią genetinę medžiagą į atitinkamą cheminę sistemą, atomai būtų aktyvuoti, kad išsidėstytų į reikiamą jų derinį. Didelis kiekis tokių dirbtinių ląstelių gamintų tikslią kompozicinę struktūrą, reikalingą konkrečios mašinos ar prietaiso gamybai. Makroskopiniame lygmenyje kompozicinių junginių saviorganizacijos procesai gali būti panašūs į augalų augimo procesus.

Taigi ateityje, matyt, galima tikėtis visiškai naujų sintetinių medžių, kurie nesikryžmintų su natūraliais augalais, t.y. būtų visiškai sterilūs, ir turėtų gebėjimą augti užterštose vietovėse bei „gamintų“ naujos kompozicijos medžiagas.


 

* dichotomija (gr. dicha – atskirai, pusiau, temno – pjaunu) – šakojimosi reiškinys, kai pagrindinė ašis pakartotinai šakojasi į 2 dalis.


Naturales Scientiae Omnibus