Могат ли растенията да растат в пълна тъмнина?

В природата пълната тъмнина е рядкост – но растенията понякога се озовават в условия без светлина, например под 6 mm пръст, в дълбоки пещери или в изолирани камери. Повечето хора знаят, че без светлина растежът спира, но има изключения, при които растенията могат да преживяват определено време в пълна тъмнина.

Нормално растение в тъмнина

Когато здраво зелено растение, например доматено, бъде поставено в кутия без светлина, то реагира по няколко начина:

• Развива по-тънки и по-дълги стъбла – процес, известен като етиолация.
• Показва отрицателна геотропизъм (расте далеч от гравитацията) и, ако има някаква светлина, положителна фототропизъм (ориентира се към източника).
• Зеленото му става бледо, преминава от тъмнозелено към жълто и в крайна сметка към бяло, тъй като липсва фотосинтеза.
• Без външен източник на енергия растението изчерпва собствените си резерва и умира.

Растения, получаващи захар

Фотосинтезата произвежда захар от CO₂ и вода под влияние на светлина. Ранни експерименти (Knudson и Lindstrom) показват, че нормални зелени растения като царевица могат да преживеят в тъмнина, ако им се подава вода със захар, но в крайна сметка умират.

Албинотните ечета, отгледани без хлорофил, показват по‑дълъг живот (около месец) при захарни разтвори (сукроз или глюкоза), въпреки че устойчив растеж не се постига. По‑ново изследване върху Arabidopsis демонстрира, че при наличие на сукроз в агарова среда растението може да се развива и дори да цъфти в пълна тъмнина.

Паразитни растения

Някои видове не извършват фотосинтеза и нямат хлорофил. Те живеят като паразити, използвайки храната, произведена от други растения. Примери са индийските тръбички (Monotropa) и видове от рода Orobanche (бързоправи). Те се свързват с гъбички или корени на хостовете и могат да растат в пълна тъмнина под земята, излизайки на светлина само за цъфтене и разпръскване на семената.

Луковици и семена

Луковиците и семената съдържат вградени хранителни запаси. При подходящи температура и влага те започват да покълват, дори в пълна тъмнина, използвайки вътрешните си резерви. Въпреки че листата остават бледи, луковиците могат да произведат цветове със собствен цвят. Изследвания върху грахови семена показват, че след 16 дни от покълване растежът в тъмнина почти не се различава от този при светлина по отношение на дължина на листата, междинни стъбла и брой листа.

Алги

Едноклетъчните водни растения – алги – бяха генетично модифицирани, за да растат в пълна тъмнина. Вмъкнатият ген от човешки червени кръвни клетки им позволява да използват въглерод от захари, а не от фотосинтеза. При наличие на захар в културната среда те могат да се отглеждат в затворени ферментори, което осигурява по‑голям контрол върху чистотата и добивите за хранителни добавки, пигменти и аквакултурно кормилище.