Bakgrunn: Trær husker sin barndoms vår

Husker du snøen som falt i fjor, eller hvor fine somrene var da du var liten? Ikke det? Det gjør juletreet du nettopp kastet ut fra stua.

Published
Når nettene blir lange og kulda setter inn – skal trær overleve Norges barske vinterklima må veksten avsluttes i tide før høstfrosten setter inn. (Foto: Lars Sandved Dalen/Skog og landskap)
Når nettene blir lange og kulda setter inn – skal trær overleve Norges barske vinterklima må veksten avsluttes i tide før høstfrosten setter inn. (Foto: Lars Sandved Dalen/Skog og landskap)

Det vanlige grantreet kan nemlig huske hendelser fra før det ble til et frø.

Forskere ved Norsk institutt for skog og landskap har vist at temperaturen under dannelsen av embryoet i granfrøet påvirker veksten og utviklingen seinere i plantas liv, og at denne hukommelsen gjør trærne mer tilpasningsdyktige til klimaendringer.

Når nettene blir lange

I mer enn 25 år har forskerne undersøkt såkalte hukommelseseffekter hos granplantene våre. Det viser seg nemlig at temperaturen under utviklingen av frøet bestemmer hvordan treet senere i livet tilpasser seg klimaet der det vokser opp, og hvordan treet senere i livet blir i stand til å overleve vinteren.

På høsten, når nettene blir lange og kulda setter inn, må trærne avslutte veksten og gå i dvale. Alle trær som skal overleve en kald vinter i Norge, forbereder seg til vintersesongen ved å avslutte veksten, sette knopp og gå i vinterhvile.

Tidspunktet for denne knoppsettingen blir i granplanter påvirket nettopp av temperaturen og dagens lengde da kimen i frøet ble dannet.

Planter som blir “unnfanget” under varme forhold, får en lengre vekstsesong og større vekst enn plantene som blir til under lavere temperaturer, selv om granfrøene genetisk sett er like (kloner).

Mykje lys og mykje varme

Som mange andre oppdagelser innen forskningen skjedde også denne ved en tilfeldighet – som et sidespor til et annet prosjekt.

I granas nordlige utbredelse kan det gå mange år mellom gode frøår. For å bedre tilgangen på frø i dette området, har det blitt anlagt frøplantasjer i klimatisk gunstige områder i Sør-Norge. Avlstrær fra Trøndelag og Nordland flyttes altså sørover hvor de lettere kan produsere frø.

Når frøene ble til trær, viste det seg at noe helt spesielt hadde skjedd. Frø produsert under gunstige betingelser i Sør-Norge ga trær som avsluttet veksten betydelig senere enn de fra frø produsert under hjemlige forhold lenger nord, hvilket har avgjørende betydning for klimatilpasningen.

Det er stor forskjell på grantrær og mennesker, men et forsøk på å anskueliggjøre det som skjedde, ville være om dine barn skulle fått andre egenskaper om unnfangelsen og svangerskapet hadde skjedd i Sør Europa eller i Afrika, enn om det hadde foregått i Norge!

Granfrø kan falle langt fra stammen

Det kan synes som om trærne har en mekanisme tilgjengelig som gjør dem i stand til raskere og mer effektivt å tilpasse seg klimaet der de vokser opp.

Tidligere har det vært antatt at trærnes egenskaper bare endres gjennom naturlig seleksjon fra generasjon til generasjon, og at det kunne ta mange generasjoner å tilpasse seg store klimaendringer.

Nå vet vi at dette kan skje mye raskere – i løpet av én generasjon eller i ett og samme individ. Dette gjør grantrærne bedre i stand til å tilpasse seg endrete klimaforhold enn det vi tidligere har antatt.

Somatiske embryoer fra gran. (Foto: Lars Sandved Dalen/Skog og landskap)
Somatiske embryoer fra gran. (Foto: Lars Sandved Dalen/Skog og landskap)

Rent tilpasningsmessig virker dette som en fornuftig mekanisme. Grantrær er vindpollinert og avkommet kan vokse opp i miljøer som er ganske ulike de foreldrene vokser opp i. En raskere tilpasning til klimaet på voksestedet vil kunne sikre bedre overlevelse.

Alle er forskjellig, men det er utenpå

Vi vet at grantrærnes genetiske materiale er stort og variert. Men denne tilpasningsmekanismen som er demonstrert ved at granplanter husker klimaet der de ble til, tyder på at det er andre krefter i tillegg til naturlig seleksjon som påvirker trærnes egenskaper.

Mye tyder på at det har med det som så fint kalles “epigenetikk” - endringer som oppstår ved at gener slås av eller skrus på uten at DNA forandres. I granas tilfelle styres disse endringene særlig av temperaturen under embryogenesen.

Prinsippene bak mekanismen er etter hvert godt kjente, og er påvist i både hos dyr, mennesker og planter. Ytre miljøforhold, slik som temperatur og daglengde er vist å sette i gang endringer av kromosomene og DNA, endringer som også kan gå i arv og som kan være med å prege livsformene hele livet ut.

Denne nye kunnskapen representerer det som kalles et paradigmeskifte innen biologien. Men, samtidig virker det naturlig at en organisme skulle kunne bli påvirket av og “ta lærdom av” hendelser i det ytre miljø.

Pollen fra hannblomstene bestøver hunnblomsten. Under dannelse av frøet er det mottakelig for impulser fra omgivelsene – slik som temperatur og daglengde – impulser som kan prege planten for resten av livet. (Foto: John Y. Larsson/Skog og landskap)
Pollen fra hannblomstene bestøver hunnblomsten. Under dannelse av frøet er det mottakelig for impulser fra omgivelsene – slik som temperatur og daglengde – impulser som kan prege planten for resten av livet. (Foto: John Y. Larsson/Skog og landskap)

Det har bare ikke vært mulig å påvise dette direkte før nå. Sannsynligvis er det “vinduer” tidlig i utviklingsprosessen der trærne er mottakelige for ytre stimuli.

Så neste gang du kaster ut juletreet etter endt julefeiring kan du gjøre det med litt mer respekt for dets egenskaper - tross alt har treet tilpasset seg voksestedet og klart seg i konkurransen med andre trær og motstått angrep fra insekter, sopp og bakterier - kanskje nettopp på grunn av sin gode hukommelse?

Referanser:

Yakovlev m.fl.: Differential gene expression related to an epigenetic memory affecting climatic adaptation in Norway spruce, Plant Science, Volume 180, Issue 1, January 2011, Pages 132-139, doi:10.1016/j.plantsci.2010.07.004.

Yakovlev, Fossdal & Johnsen: MicroRNAs, the epigenetic memory and climatic adaptation in Norway spruce, New Phytologist, 187, Volume 187, Issue 4, pages 1154–1169, September 2010, doi: 10.1111/j.1469-8137.2010.03341.x.