Először figyelték meg, miként jön létre a cellulóz

A Rutgers Egyetem kutatói a növényélettani kutatásokhoz előszeretettel használt lúdfű (Arabidopsis thaliana) sejtjein keletkező cellulóz szálainak létrejöttét tanulmányozhatták nemrégiben. A sejtfalakat legelőször Robert Hooke láthatta meg 1667-ben, a mikroszkópján keresztül, ám ekkor még nem tudtunk a sejtfalat felépítő szálacskák kusza szövedékéről.

A cellulóz a bolygónk legnagyobb mennyiségben jelen lévő természetes polimerje, amely a növényi sejtfalak alkotóeleme, és amely cukormolekulák összekapcsolódásából alakul ki. Az ipari felhasználását senkinek se kell bemutatni, a papírtól kezdve a ruhaneműkig rengeteg területen van kulcsszerepe, de még a fagylaltokba vagy a joghurtokba is jut belőle sűrítőanyagként. Eddig azonban nem láthattuk, hogy miként jön létre.

A kutatók olyan sejteket vizsgáltak mikroszkóp alatt, amelyek nem rendelkeztek külső sejtfallal, ezek az úgynevezett protoplasztok – ezeket csak egy vékony hártyaréteg határolja, normális esetben a hártya a sejtfalhoz kapcsolódna egyébként. A megfigyelésekből világossá vált, hogy a protoplaszt felszínéből kaotikusan kitüremkedtek azok a cellulózszálacskák, amelyek aztán egymással hálózatot alkottak a sejt külső felszínén.

A szakértőket eléggé meglepte a látvány. „Azt hittem, sokkal szervezettebb módon jön létre a növényekben a cellulóz, ahogyan azt a klasszikus biológiakönyvek is ábrázolják” – magyarázta Sang-Hyuk Lee, a kutatás vezetője.

A folyamat megértésével megnyílik az út olyan biotechnológiai fejlesztések előtt, amelyek révén például több szenet megkötő növények, vagy épp jobb bioüzemagyag-termelő növények születhetnek, illetve olyan fajtákat hozhatunk létre, amelyek ellenállnak a környezeti stresszhatásoknak, mint például az aszály vagy a betegségek.

A felvételeket, a megfigyelést egy különös technológia tette lehetővé. Hagyományos mikroszkópokkal csak homályos felvételeket lehetne e folyamatokról készíteni, ezek pedig semmit se mondanak. A teljes belső visszaverődéses fluoreszcencia mikroszkópia (TIRF-mikroszkópia) módszerével viszont 24 órán keresztül lehetett követni, mi is történik a sejtek külsején (ez látható a fentebbi videón).

A megfigyeléseket egy kimondottan e célra átalakított TIRF-mikroszkóppal végezhették a szakemberek. Ehhez arra is szükség volt, hogy a membránból fokozatosan kitüremkedő cellulóz molekuláit fluoreszcens anyaggal meg tudják jelölni. Mindez nem lett volna elegendő, ha a lúdfű sejtjeit nem tudták volna előzetesen „meghámozni” a szakemberek, így viszont csak az újonnan létrejövő cellulózt tudták megfigyelni.