Biologiczną rolę otoczki śluzowej nasion bada polsko-niemiecki zespół naukowców. Jego członkowie właśnie po raz pierwszy zobaczyli w nanoskali dokładną strukturę śluzu oraz sprawdzili powtarzaną latami hipotezę o wspierającej roli śluzu w rozprzestrzenianiu nasion zjadanych przez zwierzęta.
Rośliny towarzyszą człowiekowi od tysięcy lat. Były i są wykorzystywane na różne sposoby. Służą jako materiał budulcowy, surowiec do wyrobu tkanin, ale przede wszystkim jako źródło pożywienia. Ze względu na swoje właściwości lecznicze, różne części roślin są wykorzystywane w przemyśle farmaceutycznym, kosmetycznym czy w medycynie. Jednymi z organów roślinnych, które mogą produkować związki użyteczne dla człowieka są m.in. owoce i nasiona. Mają różne kształty, kolory, różnią się wielkością, obecnością różnych związków i swoimi właściwościami.
Owoce i nasiona dostarczają nam na co dzień różnych substancji odżywczych, witamin, mikroelementów i pozytywnie wpływają na nasze zdrowie. Od kilku lat dosyć popularne są na naszym rynku nasiona różnych gatunków roślin, wśród których znajdują się także te produkujące tzw. śluz. Na pewno wiele osób zetknęło się już ze śluzowymi nasionami, jedząc chociażby na śniadanie bułki posypane ziarnami lnu, jogurty, desery, batoniki z nasionami chia, lub wysiewając rzeżuchę jako ozdobę na wielkanocny stół – wylicza dr hab. Agnieszka Kreitschitz z Zakładu Biologii Rozwoju Roślin Uniwersytetu Wrocławskiego.
I wymienia nasiona produkujące śluz: wspomniana wyżej chia/szałwia hiszpańska (Salvia hispanica), rzeżucha (Lepidium sativum), bazylia (Ocimum basilicum), różne gatunki babki (Plantago ssp.) oraz len (Linum usitatissimum). Nasiona te po uwodnieniu tworzą przeźroczystą (chia, babka, len) lub czasami lekko białawą (bazylia), galaretowatą, lepką masę zwaną otoczką śluzową (śluzem).
Śluzowe nasiona i owoce w przyrodzie produkowane są często przez rośliny zasiedlające suche obszary (stepy, półpustynie, pustynie). Dzięki zdolności do pęcznienia pochłaniają i gromadzą wodę wokół nasiona. Śluz ułatwia kiełkowanie, chroni przed patogenami i zjadaniem przez drobne owady (np. mrówki). Śluzowa otoczka przykleja nasiona do podłoża, z jednej strony zabezpieczając je przed dalszym transportem, z drugiej zaś dzięki temu iż jest lepka, śluzowe nasiona mogą być też przenoszone i rozsiewane przez zwierzęta – tłumaczy badaczka z UWr.
Wraz z prof. Stanislavem Gorbą z Uniwersytetu w Kilonii od wielu lat badają śluzowe nasiona i owoce różnych gatunków roślin. Zgodnie z biologiczną definicją, śluz to zmodyfikowana ściana komórkowa, na którą składają się takie polisacharydy, jak celuloza, hemicelulozy i pektyny. Tym ostatnim śluz zawdzięcza swoją zdolność do pęcznienia i gromadzenia wody. Dzięki zastosowaniu specjalnej metody preparacji, tzw. suszenia w punkcie krytycznym i obrazowania z użyciem skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM), polsko-niemieckiemu zespołowi udało się po raz pierwszy zobaczyć w nanoskali dokładną strukturę śluzu.
Na zdjęciach, jak opisuje wrocławska badaczka, widać kształt i układ łańcuchów polisacharydowych, które tworzą delikatną, luźną, trójwymiarową sieć utrzymywaną przez różne wiązania i wzajemne oddziaływania. Ta specyficzna, przestrzenna struktura śluzu oraz jego zdolność do gromadzenia wody, klasyfikuje go jako naturalny hydrożel. Tego typu układy znajdują różnorodne zastosowania w wielu gałęziach przemysłu.
Śluz nasienny jest łatwo dostępnym, naturalnym produktem pozbawionym zapachu, smaku, bezbarwnym, nietoksycznym, jadalnym i w pełni biodegradowalnym. To powoduje, że jako naturalny hydrożel wykorzystywany jest m.in. w przemyśle spożywczym jako składnik zagęszczający, stabilizujący do żywności (jogurty, lody) w farmacji jako środek wiążący w tabletkach, nawilżający w żelach, czy w bioinżynierii i medycynie jako „rusztowanie” w badaniach nad regeneracją tkanek i w leczeniu ran – wskazuje dr hab. Agnieszka Kreitschitz.
W jej ocenie najważniejszą właściwością śluzu jest zdolność do wiązania i utrzymania wody, za którą odpowiada trójwymiarowa sieć polisacharydów. Tarcie i adhezja to dwie główne właściwości fizyczne śluzu. Polsko-niemieckie badania pokazały, że nadają mu one specyficznych właściwości i zależą od ilości wody zgromadzonej w otoczce śluzowej. W pełni uwodniony śluz charakteryzuje się bardzo niskim współczynnikiem tarcia co czyni go śliskim. Z kolei utrata wody wiąże się ze wzrostem adhezji śluz i zdolnością przyklejania się do różnych powierzchni.
W naszych badaniach nad biologiczną rolą otoczki śluzowej chcieliśmy sprawdzić, powtarzaną latami hipotezę o wspierającej roli śluzu w rozprzestrzenianiu nasion zjadanych przez zwierzęta. Do tego celu wykorzystaliśmy gołębie z prywatnej hodowli prof. Eberharda Haase z Uniwersytetu w Kilonii. Nasz eksperyment pokazał, że śluz pomaga nasionom w przejściu przez przewód pokarmowy gołębi – raportuje biolożka.
I dodaje, że śliska otoczka chroni nasiona przed strawieniem, które po wydaleniu zachowują także zdolność do kiełkowania. Tym sposobem mogą one odbywać (z pomocą ptaków lub innych zwierząt) wędrówki na dalekie dystanse, a wydalone z odchodami mogą zasiedlać nowe terytoria. Śluz ułatwia więc rozprzestrzenianie nasion, a woda zgromadzona w otoczce ułatwia kiełkowanie i rozwój siewek, zapewniając tym samym lepszy sukces kolonizacyjny roślinom, które produkują tego typu owoce lub nasiona – przekonują naukowcy.
Utrata wody z otoczki powoduje, że śluz łatwiej przykleja się do różnych powierzchni. Badania właściwości adhezyjnych śluzu na szkle pokazały nam, że potrafi on przytwierdzić nasiona do podłoża z siłą super kleju. Zdolność śluzu do gromadzenia i utrzymywania wody oraz właściwości adhezyjne czynią z niego doskonały związek mukoadhezyjny, co znajduje zastosowanie np. w produkcji żeli i substancji nawilżających. Dzięki silnym właściwościom adhezyjnym wykorzystywany jest też np. jako środek wiążący do produkcji tabletek. Literatura podaje wiele innych możliwości zastosowania śluzów roślinnych, w tym tych pochodzących z nasion i owoców – zwraca uwagę dr hab. Agnieszka Kreitschitz.
Wyniki badań ukazały się w Beilstein Journal of Nanotechnology.
źródło: UWr
