Owoce w 3D

W jabłkach i gruszkach występują maleńkie kanaliki powietrzne, które pozwalają im oddychać. To one umożliwiają dostarczanie tlenu i decydują o tym, czy owoce są zdrowe. Badaczom z dwóch jednostek badawczych, Uniwersytetu Katolickiego w Leuven i European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), po raz pierwszy udało się je zwizualizować i w ten sposób potwierdzić ich istnienie (Plant Physiology).

W jabłkach wyglądają one jak nieregularne przestrzenie między komórkami, a w gruszkach stanowią sieć połączonych kanałów. Wydawałoby się, że odkrycie ma charakter czysto naukowy (pozwala rozszerzyć wiedzę botaniczną), ale to nieprawda. Dzięki niemu wiadomo, co dzieje się z owocami po zerwaniu i dlaczego gruszki szybko psują się podczas przechowywania.

Zarówno jabłka, jak i gruszki nadal wtedy oddychają. By owoc pozostał zdrowy, do komórek powinno docierać jak najmniej tlenu. Jeśli ten warunek nie jest spełniony, wnętrze owocu brązowieje i spada jego jakość. To do tego potrzebne są chłodnie ze ściśle kontrolowanym stężeniem tlenu.

Trójwymiarowe obrazy mikrostruktury jabłek i gruszek pozwalają na ocenę wskaźnika wymiany gazowej. Dzięki nim można też stwierdzić, kiedy komórki owocu zaczynają umierać i jego wnętrze brązowieje. Obrazowanie nie jest łatwe, ponieważ owoce zawierają dużo wody, więc konwencjonalne skanery medyczne zapewniają niewystarczającą rozdzielczość i kontrast.

Badacze z Leuven skorzystali z tomografu komputerowego ESRF w Grenoble. Uzyskano w ten sposób obraz próbek owoców (z dokładnością do +/- 1/1000 mm). Kontrast był wystarczająco duży, by odróżnić pustą przestrzeń od komórek. Obrazy są obecnie wykorzystywane w modelach komputerowych do wyliczania zawartości tlenu w poszczególnych komórkach owocowej tkanki.

Nadal jest niejasne, jak tworzą się tunele powietrzne wewnątrz owocu i dlaczego jabłka mają struktury przypominające minijaskinie, a gruszki systemy kanałów – opowiada Pieter Verboven z Uniwersytetu Katolickiego w Leuven. Uzyskane obrazy 3D pozwalają jednak stwierdzić, czemu gruszki tak szybko się psują. Mikrokanały są tak małe, że transport tlenu do samego środka owocu jest ograniczony. Wskutek tego komórki szybko doświadczają "bezdechu", gdy stężenie tlenu spada poniżej progu bezpieczeństwa.

Zapraszamy też do obejrzenia krótkich filmików z modelami:
1. Wnętrza gruszki (Plant Physiology, American Society of Plant Biologists).
2. Wnętrza jabłka (Plant Physiology, American Society of Plant Biologists).
3. Otoczenia pojedynczej komórki jabłka.
4. Otoczenia pojedynczej komórki gruszki.

owoce oddychanie mikrotunele jabłka gruszki