CAM biljke: Opstanak u pustinji

Postoji nekoliko mehanizama na djelu iza tolerancije na sušu u biljkama, ali jedna skupina biljaka ima način iskoristiti koja mu omogućuje da živi u uvjetima niskih voda, pa čak i u sušnim dijelovima svijeta kao što su pustinja. Ove se biljke nazivaju biljke za metabolizam kiselih kiselina ili biljke CAM. Iznenađujuće je da više od 5% svih vrsta vaskularnih biljaka koristi CAM kao svoj fotosintetski put, a drugi mogu pokazati aktivnost CAM-a kada je to potrebno. CAM nije alternativna biokemijska varijanta, već mehanizam koji omogućuje određenim biljkama da opstanu u sušnim područjima. Zapravo, to može biti ekološka prilagodba.

Primjeri CAM biljaka, osim već spomenutog kaktusa (obitelj Cactaceae), su ananas (obitelj Bromeliaceae), agava (obitelj Agavaceae), pa čak i neke vrste Geranijum (geraniji). Mnoge orhideje su epifiti, a također i biljke CAM-a, jer se pri apsorpciji vode oslanjaju na svoje zračne korijene.

Otkrivanje CAM biljaka započelo je na prilično neobičan način kada su Rimljani otkrili tu biljku lišće korišteno u njihovoj prehrani bilo je gorko ako se ubire ujutro, ali nije bilo tako gorko ako se ubire kasnije u dan. Znanstvenik po imenu Benjamin Heyne primijetio je istu stvar 1815. godine dok je kušao

Nekoliko godina prije, međutim, švicarski znanstvenik po imenu Nicholas-Theodore de Saussure napisao je knjigu nazvanu Dohvaća Chimiques sur la Vegetation (Kemijsko istraživanje biljaka). Smatra se prvim znanstvenikom koji je dokumentirao prisustvo CAM-a napisao 1804 da se fiziologija izmjene plinova u biljkama poput kaktusa razlikovala od one u biljkama s tankim lišćem.

CAM biljke razlikuju se od "redovnih" biljaka (tzv C3 biljke) u kako oni photosynthesize. U normalnoj fotosintezi glukoza nastaje kada ugljični dioksid (CO2), voda (H2O), svjetlost i enzim zvani Rubisco će raditi zajedno na stvaranju kisika, vode i dvije molekule ugljika, koje sadrže po tri ugljika (otuda i ime C3). To je zapravo neučinkovit proces iz dva razloga: niska razina ugljika u atmosferi i niski afinitet Rubisca prema CO2. Stoga biljke moraju proizvoditi visoku razinu Rubisca kako bi „ugradile“ što više CO2. Kisik plin (O2) također utječe na ovaj postupak, jer se neiskorišteni Rubisco oksidira O2. Što je viša razina plina kisika u biljci, to je manje Rubisca; prema tome, manje ugljika se asimilira i pretvara u glukozu. C3 biljke se s tim bave zadržavanjem puči otvorite tokom dana kako biste sakupili što više ugljika, iako oni mogu izgubiti puno vode (transpiracijom) u tom procesu.

Biljke u pustinji ne mogu ostaviti svoje stomake otvorenima tijekom dana, jer će izgubiti previše vrijedne vode. Biljka u sušnom okruženju mora zadržati svu vodu koju može! Dakle, mora se fotosinteza baviti na drugačiji način. CAM biljke trebaju otvarati stomake noću kad postoji manja vjerojatnost gubitka vode putem transpiracije. Biljka i dalje može uzimati CO2 noću. Ujutro, iz CO2 se formira jabučna kiselina (sjećate se gorkog ukusa koji je Heyne spomenuo?), A kiselina se tijekom dana u zatvorenim stomakama razgrađuje (razgrađuje) do CO2. CO2 se tada pretvara u potrebne ugljikohidrate putem Calvin ciklus.

I dalje se provode istraživanja sitnih detalja CAM-a, uključujući njegovu evolucijsku povijest i genetsku osnovu. U kolovozu 2013. na Sveučilištu u Illinoisu u Urbana-Champaign održan je simpozij o biologiji biljaka C4 i CAM na adresu mogućnost uporabe CAM postrojenja za sirovine za proizvodnju biogoriva i za daljnje rasvjetljavanje procesa i evolucije CAM.