Etylen - warto wiedzieć

Etylen jest jedynym gazowym hormonem roślin. Jego wpływ na rośliny zauważono już w XIX wieku, na długo przed oficjalnym uznaniem go za hormon.. Dawniej- przed odkryciem elektryczności do oświetlania ulic i mieszkań stosowano mieszaninę różnych gazów. Zauważono, że rośliny znajdujące się w pobliżu oświetlenia wykazywały się pewnymi odchyleniami od normy: drzewa wcześniej traciły liście, kwiaty szybko blakły i traciły płatki, a młode siewki rosły horyzontalnie a nie pionowo. W 1901 pewien fizjolog rosyjski stwierdził, że składnikiem gazu węglowego odpowiedzialnym za te zmiany jest eten. W 1934 roku wykazano, że gaz ten jest także wytwarzany przez rośliny, a jego synteza zachodzi w kilku miejscach: węzłach łodyg, dojrzewających owocach i starzejących się tkankach, np. jesiennych liści. Jego naturalnym prekursorem jest metionina. Jest biologicznie aktywny w stężeniach mniejszych niż 1ppm (w dojrzałych owocach jego stężenie może wynosić ok. 2500 ppm). Jego synteza jest stymulowana wieloma czynnikami np. stadiem rozwoju rośliny, warunkami środowiska (susza), chłodem, uszkodzeniem przez czynniki chemiczne lub fizyczne czy przez inne hormony. Etylen odgrywa bardzo ważną rolę między innymi w procesie dojrzewania owoców. Podczas tego procesu zachodzą liczne zmiany fizjologiczne, które są stymulowane przez etylen.

Pierwszą ważniejszą ze zmian jest przemiana barw w miarę rozkładu chlorofilu i wytwarzania innych barwników. Słodki smak owoce uzyskują dzięki przekształceniom skrobi i kwasów w nich zawartych w cukry. W przypadku bananów ma to kluczowe znaczenie dla ich smaku, gdyż stosunek skrobi do cukrów w owocach niedojrzałych wynosi 20 do 1, natomiast w dojrzałych 1 do 20!. Istotną zmianą jest też to, że tkanka owocu staje się bardziej miękka, następuje to dzięki częściowemu rozkładowi ścian komórkowych (blaszek środkowych). Pod wpływem etenu syntetyzowane są też substancje zapachowe charakterystyczne dla danego owocu.

W miarę dojrzewania owoce wytwarzają coraz więcej etylenu, który z kolei coraz bardziej przyspiesza jego dojrzewanie. Można więc powiedzieć, że „jedno zgniłe jabłko psuje wszystkie”. Zgniłe jabłko czyli takie, które jest przejrzałe, produkuje bardzo duże ilości etylenu, który rozprzestrzeniając się powodując przyspieszenie dojrzewania owoców w jego sąsiedztwie. Dzięki tym właściwością etylen znalazł zastosowanie w stymulowaniu równoczesnego dojrzewania bananów. Jak wiadomo banany zrywa się gdy są zielone i transportuje do miejsca przeznaczenia. Tam przed dostarczeniem ich do sklepów poddaje się je w komorach dojrzewalniczych kontrolowanemu działaniu etylenu, by równomiernie dojrzały. Na ogół banany są poddawane temu procesowi przez okres od 4 do 8 dni w zależności od systemu przyjętego przez daną dojrzewalnię.
Innym działaniem etylenu, również związanym z procesem starzenia się jest opadanie liści, które jest uwarunkowane działaniem dwu antagonistycznych hormonów- etylenu i auksyny. W miarę starzenia się liści jesienią, obniża się w nich poziom auksyny, co zapoczątkowuje pewne zmiany w sferze odcięcia. Równocześnie komórki tej sfery zaczynają wytwarzać etylen, który wywołuje inne skutki. Komplikacją tego procesu jest fakt, że na opadanie liści ma wpływ także zmniejszenie w nich zawartości cytokiny.
Do dziś nie wiadomo dokładnie, jak rośliny wykrywają obecność etylenu i w jaki sposób są wywoływane u nich reakcje. Prawdopodobnie etylen reaguj na transkrypcję genów kodujących enzymy odpowiedzialne za różne procesy fizjologiczne. Przenoszony jest przez dyfuzję. W 1988 roku otrzymano mutanta Arabidopsis (roślinę z rodziny krzyżowych) nie wrażliwego na eten, naukowcy liczą , że badania nad tą rośliną dostarczą informacji o sposobie działania etylenu.

Stosunkowo niedawno zauważono, że rośliny mają zdolność "porozumiewania się" w przypadku stresu, np. dotyku lub zranienia przez człowieka lub przez owady roślinożerne czy patogeny. W wyniku zranienia tkanek, roślina wytwarza wiele substancji lotnych – między innym etylen i olejki eteryczne, które docierają do innych roślin z informacją, że dzieje się coś złego. Wtedy te "ostrzeżone" rośliny mają czas na przygotowanie się do odpowiedzi na atak. Zachodzi wtedy szereg reakcji metabolicznych, w wyniku których produkowane są różnorodne metabolity wtórne o właściwościach obronnych i ochronnych.
Opisane zjawisko nosi nazwę allelopatii. Jej przykładem może być zaatakowanie drzewa przez odżywiającą się jego liśćmi gąsienice. Roślina reaguje obronnie na taką inwazję, zwiększając ilość taniny i pochodnych kwasu fenolowego w tkankach liści, co z kolei powoduje zahamowanie wzrostu gąsienic. Eksperymenty przeprowadzone w USA, w których wykluczono kontakt za pomocą korzeni udowodniły, że zaatakowane przez szkodnika drzewo wysyła do atmosfery etylen (produkt zniszczonej przez szkodnika tkanki) i za pomocą tego chemicznego przekaźnika przesyła informację sąsiednim drzewom o charakterze atakującego szkodnika.

W OBJĘCIACH NARKOZY
Lekarze starożytnej Asyrii przygotowywali chorego do operacji zaciskając mu arterię szyjną, czym powodowali niedotlenienie mózgu i utratę świadomości, w starożytnej Babilonii i Egipcie już w XV wieku starej ery stosowano do otumanienia pacjenta wyciągi z mandragory i makówek. Praktykowano też uderzenie w głowę prowadzące do zaniku świadomości. Dopiero zdobycze chemii umożliwiły lekarzom przeprowadzenie pełnej narkozy i wykonanie długiej operacji chirurgicznej. Narkoza jest stanem czasowej i całkowitej utraty świadomości, występującym u ludzi i zwierząt pod działaniem wdychanych z powietrzem substancji, zwanych narkotykami chirurgicznymi. Wywołują one też narkozę u roślin, gdyż pod ich wpływem zanikają ruchy liści. Związki te należą niemal w całości do grupy organicznych substancji o budowie łańcuchowej. Są one wydalane z organizmu zwykle bez zmian. Wprowadzone do płuc upośledzają reaktywność i przewodnictwo tkanki nerwowej. Wszystkie istniejące teorie mechanizmu ich działania zakładają oddziaływanie typu fizycznego, a nie wywoływanie zmian biochemicznych, co ma miejsce u większości innych substancji fizjologicznie czynnych. Środki narkotyczne w odpowiednio dużym stężeniu hamują procesy życiowe komórek, przemianę materii i oddychanie. Nerwy ruchowe i czuciowe tracą wrażliwość oraz przestają przenosić podniety nerwowe. W miarę pogłębiania się narkozy zmniejsza się oddychanie.

Badania anestezjologiczne prowadzone w połowie XX wieku przez Isabellę Herb doprowadziły do stwierdzenia, że etylen w niskim stężeniu może wywoływać stany podobne do transu. Okazuje się, że stężenie tego gazu powyżej 20% w powietrzu może doprowadzić do utraty świadomości a nawet śmierci! Isabella Herb przeprowadziła doświadczenia na grupie pacjentów, poddając ich działaniu niewielkich dawek etenu. W większości przypadków osoby pod jego wpływem pozostawały przytomne, mogły same siedzieć i potrafiły odpowiadać na zadawane pytania. Miały wrażenie jakby przebywały poza swoim ciałem i często odczuwały euforię. W nielicznych przypadkach pacjenci wydawali dzikie niezrozumiałe i pozbawione sensu okrzyki a nawet rzucali się...Po odstawieniu gazu nie pamiętali jednak co się z nimi działo...

ZAGADKA WYROCZNI DELFICKIEJ
W starożytnej Grecji najważniejszym ośrodkiem religijnym, była położona wśród gór świątynia Appolona w Delfach . Sławę swą zawdzięczała potężnej wyroczni, do której przybywali prosząc o rady najważniejsi wodzowie ówczesnego świata. Udzielanie odpowiedzi na nurtujące ich pytania odbywało się za pośrednictwem Pyti- osób które jako natchnione medium przekazywały słowa boga wróżb- Appolona. Zasiadały one w specjalnym pomieszczeniu, w samym środku świątyni- adytonie, do którego nie miał nikt oprócz nich wstępu. Według legendy ich wieszcze natchnienie było spowodowane budową geologiczną- przepisywano je szczelinie w ziemi z której wydobywały się opary pneumy (gazu, oparu). Z przekazów starożytnego historyka –Strabona, wynika, że wyrocznie znajdowała się głęboko w ziemi, w wydrążonej jaskini z wąską rozpadliną nad którą unosił się gaz i przy której zasiadała Pytia, wdychając opary. Według starożytnych, gaz był pośrednikiem między Appolonem a Pytią- był narzędziem przy pomocy którego bóg wydobywał głos z kobiety. Według historyka gaz miał zapach słodkawych perfum, które wprawiały kapłanki w trans i czasem był wyczuwalny w przedsionku gdzie wysłuchiwali wyroczni kapłani i oczekujący na radę. Dopiero ostatnie 20 lat pozwoliły na naukowe wytłumaczenie tego fenomenu. W latach osiemdziesiątych odkryto, że bezpośrednio pod świątynią, przecinają się dwa uskoki tektoniczne (które nazwano delfickim i kerneńskim), a miejsce ich przecięcia znajduje się bezpośrednio pod miejscem w którym zasiadały Pytie. Uskoki przecinały bitumiczny wapień( badania wykazały, że w ich skład aż w 20% wchodziły związki organiczne), a ponieważ były w ciągłym powolnym ruchu towarzyszyło temu tarcie, które rozgrzewało wapień, powodując tym samym parowanie zawartych w nich substancji organicznych. Uwolnione gazy wędrowały wraz z wodą wzdłuż uskoków, a ponieważ największą przepószczalność miały skały przy skrzyżowaniu uskoków, to właśnie w ich pobliżu znajdowała się trasa ich wędrówki. Czasem na wskutek krystalizacji kalcytu szczeliny zostały zamykane i emisja gazów się zmniejszała, by znów mieć miejsce po ich odblokowaniu przez nowe ruchy tektoniczne. Dzięki analizie wody ze źródeł w samej wyroczni i w jej okolicach wykazano obecność w niej metanu, etenu i etylenu. Mając na uwadze przekazy pozostawione przez Plutarcha, który pisał, że wydobywający się gaz miał słodkawy zapach i fakt iż gaz miał zdolności narkotyzujące stwierdzono, że to etylen był przyczyną transu w jakie popadały starożytne kapłanki.

Bibliografia

- Solomon, Berg, Martin, Villee, Biologia, Multico Oficyna Wydawnicza, Warszawa 1996
- Michell J. Sienko Robert A. Plane, Chemia: podstawy i zastosowanie, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1993
- Przemysław Mastelarz, Chemia organiczna, Państwowe Wydawnictwo Naukowe Warszawa 1986
- „Ilustrowana encyklopedia dla wszystkich: Chemia” Warszawa 1980 pod red Tadeusza Krygowskiego
- Tadeusz Krygowski, Chemia. Encyklopedia szkolna, Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 2001
- Adam Urbanek, Biologia. Encyklopedia szkolna, Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1999
-Anna Schellenberg, Chemia. Ilustrowana encyklopedia dla wszystkich, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1980
-John Hale, Jelle Zeilinga de Boer, Jeffrey P. Chanton, Henry Spller, Zagadka wyroczni delfickiej, Świat Nauki nr 9, Wydawnictwo Szkolne i pedagogiczne, wrzesień 2003
-www.pig.com.pl