Med noen få unntak er regenerering av kroppsdeler et fenomen som hører planteriket til. Kanskje du har sett det selv, dersom du etter lang tids sikling over naboens vakre klatreplante, var så heldig å få en stikling.

Stiklingen ble straks satt i jorden og vannet kjærlig. Etter kort tid satte den røtter, og var på vei til å bli en ny og forhåpentligvis enda større klatreplante enn naboens.

Ved Universitetet for miljø- og biovitenskap (UMB) har forskere kommet litt nærmere en løsning på gåten rundt planters selvklonende fenomen. De har oppdaget et gen, med navnet Dek1, som kan gi svaret på hvorfor planteceller har så stort utviklingspotensial, mye større enn det vi finner hos dyreceller.

Ved Institutt for plante- og miljøvitenskap (IPM) arbeider en forskergruppe med å finne ut akkurat hva slags rolle dette genet har i forbindelse med utvikling av planten.

Utviklingspotensiale i dyr- og planteceller

Hos mennesker er det slik at en liten gruppe celler danner utgangspunkt for alle celler og vev i kroppen vår. Vi kaller disse for embryonale stamceller (ES-celler).

ES-celler har det vi kaller et stort utviklingspotensial, og har de senere årene gitt opphav til forskningsområder det er knyttet store forhåpninger til, særlig innen medisin.

I tillegg til disse opphavscellene har vi små ansamlinger, på ulike steder i kroppen, med celler som også har stamcellelignende egenskaper. Disse små backup-lagrene finnes for særdeles viktige vev i kroppen, inkludert beinmargen, og kalles voksne (adulte) stamceller.

Resten av cellene i kroppen er det vi kaller determinert, det vil si de har fått en oppgave, som for eksempel å være en levercelle eller en nervecelle og denne oppgaven varer cellelivet ut.

- Man finner en lignende organisering i planter som hos dyr, nemlig at tidlige celler har potensial til å utvikle seg til ulike vev som blader, blomster, stengler og røtter, forteller forsker Stein Erik Lid ved IPM.

- I den voksende planten vil man også finne livsviktige vekstpunkter. Dette er områder i planten hvor det kontinuerlig lages nye celler, som gir opphav til nytt plantevev.

- Under jorda ligger rotvekstpunkter og lager celler som bygger opp nye røtter. Skuddvekstpunktene er over jorda, godt skjult inne i det vi ser som planteskudd, og disse gir opphav til nye blader og blomster.

Likhetene til tross, det er fortsatt slik at plantecellene er mer tilpasningsdyktige i forhold til miljøet og behovet til planten som helhet, enn det dyrecellen er.

Kappes for eksempel toppen av på et tre, så vokser det ut inntil flere nye. Dette fenomenet ser man ikke hos dyr, med unntak av svært få tilfeller som meitemark, sjøstjerne og enkelte krypdyrarter.

Stamceller i planter?

Allerede i 1902 formulerte den østerrikske forskeren Haberlandt hypotesen om plantecellers såkalte totipotensiale. Langt forut for sin tid var han overbevist om at enkeltplanteceller hadde evnen til å utvikle seg til en hel plante med skudd og rot.

Haberlandt gjorde en rekke forsøk, men klarte aldri å bevise hypotesen. I dag vet vi at han hadde rett.

- Det finnes noen unntak, men fra de fleste planter kan man i dag få utviklet en fullstendig ny plante kun ut ifra en enkelt celle, dersom man dyrker celler i kultur, forteller førsteamanuensis Trine Hvoslef-Eide ved IPM.

- I praksis kan man plukke et blad fra en begonia eller en kvist fra naboens hekk. Cellene i området der du klippet av er i stand til å omprogrammere seg til å begynne utviklingen av nye røtter og skudd.

- Det har vært spørsmål om stamcellebegrepet også bør brukes på planter, sier Lid.

- Noen planteceller har de samme egenskapene som stamceller hos mennesker (dyr). I tillegg viser imidlertid plantene en utvidet egenskap i at de er i stand til å impulsivt omdefinere cellegrupper dersom det er nødvendig, slik som når en stikling begynner å sette røtter.

Dek1 kan gi svar

- Vi vet at planteceller har lettere for å omstille seg enn dyreceller, forteller Lene Olsen. Hun er stipendiat og jobber sammen med Lid for å belyse denne problematikken. Noe av svaret på dette kan ligge i genet Dek1.

- Dette genet gir oppskriften på et protein som lages i planteceller som er i aktive deling og derfor trenger informasjon om hva slags celletyper de skal utvikle seg til. Hos planter er denne informasjonen i større grad enn hos dyr knyttet til cellens posisjon, forklarer Lene Olsen.

- Eksempelvis er det viktig for cellen å vite om den er på utsiden eller innsiden, ettersom slik informasjon i neste omgang vil avgjøre hva slags celletype den skal utvikle seg til.

- Det vi tror er at dette proteinet har en viktig funksjon når det gjelder å motta og omsette denne informasjonen. I tillegg spekulerer vi på om proteinet også er involvert i å starte omstilling og omprogrammering av allerede spesialiserte celletyper dersom slik informasjonen endres.

- Det vil for eksempel kunne skje når en celle som befant seg på innsiden plutselig befinner seg på utsiden etter at du har vært i naboens hage og fått stiklinger.

Lid og hans kollegaer ønsker nå å undersøke hvordan proteinet fungerer inne i cellen.

- Kan det for eksempel være slik at proteinet har til oppgave å registrere cellens posisjon i forhold til de andre cellene rundt og derfra sette i gang en tilpasning av cellens egen utvikling?

- Dette er spørsmål vi vil arbeide med fremover og svarene vi får håper vi vil kunne belyse plantenes ekstreme egenskaper i forhold til utviklingsmessig tilpasning og dynamikk, avslutter Stein Erik Lid.