Drewno tulipanowca ma strukturę pośrednią pomiędzy drewnem drzew liściastych a iglastych. Dzięki temu może magazynować więcej węgla, co potencjalnie może mieć znaczenie dla klimatu – informuje pismo „New Phytologist”.

Nowy rodzaj drewna udało sie odkryć dzięki współpracy dr. Jana J. Łyczakowskiego (Uniwersytet Jagielloński w Krakowie) oraz dr. Raymonda Wightmana (University of Cambridge, Wielka Brytania). Dr Łyczakowski i jego współpracownicy zbadali i nanostrukturę próbek drewna pobranych z 33 gatunków drzew w ogrodzie botanicznym Uniwersytetu w Cambridge. Wyniki badań zostały opisane w artykule w "New Phytologist" (https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.19983).

Każda pobrana z żywego drzewa próbka została zamrożona w ciekłym azocie, który utrzymywał ją w temperaturze –210 st. C. Następnie próbki zbadano metodą niskotemperaturowej skaningowej mikroskopii elektronowej (powiększeneie około 50 000 razy).

Dzięki temu można było przeanalizować wielkość makrofibryli – drobnych włókien celulozowych, z których składają się wtórne ściany komórkowe.

Otaczające żywe komórki roślin wtórne ściany komórkowe pojawiły się około 430 milionów lat temu, wraz z roślinami lądowymi. Dzięki zdrewniałej tkance rośliny stały się wytrzymalsze mechanicznie, co pozwoliło im na przykład na osiąganie większych rozmiarów. O ile otaczająca komórki roślin pierwotna ściana komórkowa jest cienka i rozciągliwa, wtórna jest sztywniejsza i stanowi większość drzewnej biomasy, będąc największym repozytorium węgla w biosferze. Dlatego wiedza na jej temat może mieć znaczenie dla łagodzenia kryzysu klimatycznego, na przykład poprzez planowanie ponownego zalesiania.

Wtórna ściana komórkowa to macierz złożona z polisacharydów, głównie celulozy i hemiceluloz, impregnowanych ligniną. Łańcuchy glukozy łączą się w mikrofibrylę celulozy o rozmiarze 3–4 nm, przy czym kilka mikrofibryli i inne składniki ściany komórkowej tworzą makrofibrylę – cylindryczną strukturę o średnicy od 10 do 40 nm. Interakcja między składnikami makrofibryli ściany komórkowej może być kluczowa dla właściwości takich jak wytrzymałość mechaniczna, oporność na degradację enzymatyczną lub zdolność transportu wody.

Drzewa liściaste - jak dąb czy brzoza – miały makrofibryle o średnicy około 15 nanometrów, natomiast makrofibryle drzew iglastych (sosna, świerk) miały większe makrofibryle, o średnicy 25 i więcej nanometrów.

Niespodzianką okazało się drewno tulipanowców z rodzaju Liriodendron: tulipanowca amerykańskiego (Liriodendron tulipifera) oraz tulipanowca chińskiego (Liriodendron chinense). W ich przypadku makrofibryle miały pośrednią pomiędzy drzewami liściastymi a iglastymi średnicę około 20 nanometrów. Tulipanowce to piękne, wysokie drzewa, często sadzone w ogrodach dla efektownego wyglądu.

Jak wykazały wcześniejsze badania, tulipanowce szybko rosną i mają wysokie wskaźniki sekwestracji węgla (dlatego często obsadza się nimi plantacje mające wychwytywać dwutlenek węgla z atmosfery).

Tulipanowce oddzieliły się ewolucyjnie od innych drzew z rodziny magnoliowatych około 30-50 milionów lat temu. W tym właśnie okresie stężenie dwutlenku węgla w atmosferze gwałtownie spadło z 1000 części na milion (ppm) do około 320 ppm. Zdaniem doktora Łyczakowskiego drzewa mogły rozwinąć większe makrofibryle, aby skuteczniej pobierać węgiel z atmosfery. Naukowiec zamierza bioinżynieryjnie zmienić wielkość makrofibryli u drzew, aby sprawdzić ich wskaźnik sekwestracji węgla. Gdyby zmiana wielkości makrofibryli rzeczywiście poprawiała sekwestrację, można będzie wyhodować inne gatunki drzew o większej zdolności do magazynowania węgla.

Paweł Wernicki
pmw/ bar/