Środowisko jest żywym laboratorium

Dr hab. Urszula Zajączkowska jest adiunktem w Samodzielnym Zakładzie Botaniki Leśnej Wydziału Leśnego SGGW. Pracę naukową łączy z niezwykłą wrażliwością, czego efekty widać nie tylko w laboratorium, lecz także w jej wierszach, za które niedawno otrzymała Nagrodę Kościelskich – jedną z najważniejszych nagród literackich w Polsce, felietonach publikowanych w magazynie dwutygodnik.com, a także w krótkich filmach, które udostępnia w internecie.

Pytania najprostsze

„Wewnętrznie pociągają mnie pytania najprostsze: głównie te związane ze wzrostem i rozwojem roślin – opowiada. – Jak odnajdują się w przestrzeni? Jak działa na nie wiatr? Co mówi geometria koron drzewa? Jak odczytać język anatomii roślin? Co jest sygnalizatorem, który sprawia, że utrzymują pozycję zgodnie z grawitacją i w stanie minimum energetycznego?”. Aby znaleźć odpowiedzi, nie trzeba wyjeżdżać daleko. Wystarczy podstawowe laboratorium, kilka aparatów fotograficznych, darmowe programy do analizy kinetyki i czas. Rośliny rosną powoli, dlatego każdy eksperyment trwa długo. W obserwowaniu jego przebiegu pomaga zastosowanie metody poklatkowej: dr hab. Zajączkowska ustawia aparaty pod różnymi kątami, a potem tysiące powstałych zdjęć skleja razem, tworząc film. Dzięki temu przebieg procesu, który trwa kilka tygodni, można zaobserwować w kilkadziesiąt sekund. Efekty są zachwycające, a można je zobaczyć na przykład na kanale w serwisie Vimeo.

Gdyby nie nagrania, nie byłoby szans na zaobserwowanie tego pięknego momentu, punktu inicjacji w którym rośliny rozpoczynają proces reorientacji do światła. „Przez kilka godzin ich łodygi drżą w amplitudzie wychyleń 3-4 mm. To coś nieprawdopodobnego, ten ruch jest bardzo ludzki: jak drganie przemęczonych mięśni.”

Magia Księżyca

Ta sama metoda z pogranicza nauki i sztuki pozwoliła Urszuli Zajączkowskiej wykazać zależność między pozycją Księżyca na niebie i tempem wzrostu roślin. Badania prowadziła we współpracy z prof. Peterem W. Barlowem z Uniwersytetu w Bristolu. Wybrała miętę pieprzową, a nie modelową roślinę rzodkiewnika pospolitego: „Dlaczego jakąś roślinę uznano za model dla wszystkich? To przecież bardzo duże uproszczenie. Większości zapewne to odpowiada i rozumiem ich argumenty, ale wystarczy tylko pójść do lasu, żeby przekonać się, że każda roślina jest naprawdę inna i nie da się za pomocą jednej wyjaśnić działania wszystkich” – tłumaczy swoją decyzję.

Mięta okazała się trafnym wyborem. Jej międzywęźla są dobrze widoczne, a łodyga ma kształt czworoboku, dlatego łatwo analizuje się jej wzrost i wszystkie wychylenia. Zmontowana animacja pokazała, że liście drgają, podnoszą się i opadają zsynchronizowane z pozycją naturalnego satelity na niebie: gdy jest bliżej Ziemi, rosną szybciej (a już najszybciej w czasie pełni i nowiu), a gdy Księżyc oddala się od naszej planety, wtedy tempo wzrostu roślin maleje. Na sporządzonych wykresach widać, że w tych samych fazach Księżyca wyniki są jednakowe – maksima wzrostu były identyczne.

Brzmi to magicznie, a wynika z grawitacji: zgodnie z prawem powszechnego ciążenia dwa obiekty mające masę oddziałują na siebie z siłą, której wartość jest proporcjonalna do iloczynu ich mas i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi. Pozycja Księżyca wywołuje lokalne zmiany grawitacji, w konsekwencji generując pływy oceaniczne, wpływając na zachowania zwierząt i roślin.

Warunkiem potwierdzenia eksperymentu jest jego powtarzalność. Powszechnie uważa się, że każde badanie należy przeprowadzić wielokrotnie w tych samych warunkach świetlnych, temperaturowych i związanych z wilgotnością powietrza.

Urszula Zajączkowska udowodniła, że równie ważnym czynnikiem dla zachowania warunków powtarzalnych jest grawitacja: „Nasze badania pokazały, że absolutnie powinno się zwracać uwagę na dynamikę przyspieszenia grawitacyjnego. Gdybyśmy chcieli przeprowadzić doświadczenie w dokładnie takich samych warunkach, to okazuje się, że mamy na to właściwie tylko cztery dni w każdym miesiącu”.

Przy okazji badania ruchów roślin badaczka zweryfikowała także hipotezę stawianą przez część naukowców: że rytm biologiczny (wewnętrzny) rośliny jest czymś absolutnie stałym i wyłącznie endogennym. „Przez kilka dni zmieniałam rytm biologiczny roślin: jedną grupę trzymałam w ciemności, a drugą w świetle. Potem robiłam zmianę – po to, by w jednym czasie miały zupełnie różne warunki oświetleniowe. Po kilkunastu dniach zaczęłam analizować ich ruchy w naturalnym świetle i okazało się, że pierwsze wobec czego obie grupy się zsynchronizowały, to Księżyc. J.W. Goethe poszukiwał swoistego nad-zjawiska, Urphänomene, wobec którego inne byłyby tylko pochodną. Być może – jak sądził prof. Barlow – to właśnie przyspieszenie grawitacyjne wynikające z pozycji Księżyca na niebie nim jest”.

Wyniki badań okazały się na tyle ważne i interesujące, że bardzo szybko opublikowano je w czasopiśmie „Plant Biology”. To pokazuje – co Urszula Zajączkowska podkreśla – że naukę można praktykować wszędzie i za niewielkie pieniądze: „Środowisko jest żywym laboratorium: wystarczy patrzeć, ciężko pracować, nie myśleć o naukowych punktach. Nie redukować się do maszyny, ale działać jak czuły obserwator natury. Każdym gestem staram się dziękować za to, że mogę tę całą złożoność i piękno świata odkrywać”.