CHEMOTAKSONOMIJOS PRIGIMTIS

CHEMOTAKSONOMIJOS PRIGIMTIS

Chemotaksonomija turi ne vieną kilmės šaltinį. Nuo senų laikų žiniuoniai skirdavo žoles gyduoles. Jau gerokai vėliau vaistininkai tyrė augalus kaip vaistų žaliavą. Visa tai padėjo sukaupti žinias apie įvairių augalų cheminį turinį. Teiginys, jog panašios augalų rūšys turi panašias medicinines savybes t.y. panašias chemines medžiagas, yra mažiausiai trijų šimtų metų senumo, o pati samprata datuojama tūkstančiu metų. Senovės žmonės ieškojo ne tik augalų gyduolių, bet ir maistui tinkamų augalų. Jau tada buvo suvokiama, kad panašios rūšys turi panašias savybes. Taip patirties keliu atrasta, kad Poaceae ir Fabaceae šeimų atstovų sėklos turi didelį baltymų kiekį.

Augalų anatomijoje ir morfologijoje irgi galima rasti chemotaksonomijos ištakų. Pavyzdžiui, spalvas galima laikyti morfologiniu arba cheminiu požymiu; skirtingas kristalų formas – anatominiu arba cheminiu požymiu. Dabar gerai žinoma, kad spalvą lemia skirtingų molekulių deriniai. Tuo tarpu kristalai ar kiti intarpai – kalcio oksalatas, kalcio karbonatas, krakmolas, silicis ir kiti – skiriasi savo chemine ir fizine sandara. Skirtingos silicio ir kalcio oksalato formos, randamos augalų ląstelėse, buvo ypač reikšmingos taksonomijai. Žinoma, kad silicio kūneliai Poaceae šeimoje gali būti 20 tipų. Adatos formos kalcio oksalatas – rafidai labai retai sutinkami dviskilčių klasėje. Įsitikinta, kad Britanijos Rubiaceae ir Onagraceae atstovai tokių kristalų neturi. Gaubtasėklių taksonų, priklausančių visiems hierarchijos rangams, apibrėžimui atpažįstama ir naudojama apie 14 krakmolo grūdelių tipų.

Augalų skonis ir kvapas naudingas ne tik kaip mūsų maisto, vaistų ar kosmetinė savybė. Gyvūnai, taip pat patogenai aukas irgi renkasi pagal skonį ir kvapą. Šį reiškinį galima pavadinti atranka. Paskutiniais metais atkreiptas dėmesys į skirtingų augalų bei gyvūnų koevoliuciją, gyvūnams pasirenkant augalus, kaip maistą. Šį teiginį geriausiai atskleidžia vabzdžiai, kurių rūšys mitybai apsiriboja tik viena augalų rūšimi. Dažniausiai giminingi vabzdžiai minta giminingais augalais, pavyzdžiui, drugių šeimos Danaidae lervos renkasi tiktai Asclepiadaceae šeimos augalus. Tą patį galima pasakyti apie žolėdžius žinduolius, moliuskus arba apdulkinančius vabzdžius. Patogeniniai grybai – rūdys rodo panašų prieraišumą giminingiems augalams - šeimininkams. Šia savybė pasinaudota, tiriant augalų taksonomines problemas, pavyzdžiui, Liliaceae - Amaryllidaceae šeimų grupę. Sodininkai nuo seno žino, kad skiepyti galima tik labai giminingus taksonus, pavyzdžiui, kriaušę ir obelį, Laburnum ir Cytisus. Tai irgi savotiška cheminė charakteristika.

Tik yra įvairių išimčių. Galima galvoti, kad panašūs Pisum, Phaseolus ir Vicia vaisiai yra vienodai valgomi. Vis tik suklystume, jei šią išvadą pritaikysime Laburnum ir Lupinus, nors visos penkios gentys priklauso tai pačiai šeimai. Painioti Pastinaca sativa su Oenanthe croccata dėl lapų panašumo yra mirtinai pavojinga, kaip painioti pastarąjį ir Apium graveolens.

Tikriausiai greitą chemotaksonomijos raidą lėmė kelios priežastys. Naujų metodų, ypač chromotografijos ir įvairių formų elektroforezės, tobulėjimas pagreitino augalinių medžiagų analizę. Jai dabar reikia daug mažesnio medžiagų kiekio ir greičiau gaunami rezultatai.

Šiuo metu chemotaksonomijos bibliografija labai plati – išleista daug autoritetingų apžvalgų ir sąvadų. Paskutines chemotaksonomijos naujienas galima rasti žurnaluose, pavyzdžiui, “PHYTOCHEMISTRY”, periodinėse apžvalgose, pavyzdžiui, “ADVANCES IN PHYTOCHEMISTRY”.

Kaip identifikuoti cheminius junginius, išskirtus iš augalų, mes neliesime, nes tai praktinė problema. Tiriant antrinius metabolitus, paprastai tiriamas mišinys, kuris išskaidomas keliais chromatografijos būdais. Vėliau išskaidyti komponentai identifikuojami, lyginant žinomų medžiagų chromatografinio elgesio tipus. Pageidautina atlikti kiekvieno komponento pilną cheminę analizę, bet ne visada tam užtenka laiko.

Kai kurie mokslininkai norėjo rasti būdą, kaip apibūdinti turimą medžiagą, neatliekant pilnos cheminės analizės. Norėta lyginti įvairias chromatogramas “dėmių” buvimo-nebuvimo principu. Toks požiūris suteikia naudingus taksonominius duomenis, bet jų pritaikymas ribotas. Galima suklysti, jei dėmės tikrai nėra aiškūs ir atskiriami komponentai.

Cheminiai duomenys, naudojami klasifikacijoje, yra nepaprastai įvairūs. Tai susiję su ekspertize, jos priemonėmis ir mokslininko laiku, reikalingu atlikti atitinkamus augalinių medžiagų tyrimus. Nepilnai ištirtos cheminės informacijos panaudojimas yra labai rizikingas. Kita problema, kad labai mažai darbuotojų turi tinkamą išsilavinimą tiek chemijoje, tiek augalų taksonomijoje. Visas darbas atliekamas žmonių, kvalifikuotų vienoje ar kitoje mokslo šakoje, ko negalima pavadinti pranašumu.

Nepaisant minėtų problemų, chemotaksonomija turi milžinišką įtaką augalų klasifikacijai. Egzistuoja gausybė duomenų, kurie gali būti panaudoti, tobulinant jau esamas klasifikacijos sistemas ir nurodant gaires naujoms sistemoms. Ypatingo cheminio komponento buvimas ar nebuvimas nėra daugiau ar mažiau vertingas taksonominis įrodymas, nei vainiklapių buvimas ar nebuvimas. Abu požymiai – organizmų genotipo pasireiškimas. Kartais vienas, kartais kitas labiau indikuoja taksonominį ryšį.

Dabar egzistuoja daug augalų grupių, kur chemotaksonominiai duomenys iš esmės padėjo patobulinti jų klasifikaciją. Netgi sėkmingai panaudojus šiuos duomenis klasifikacijų tobulinimui, retai jie naudojami raktuose ar Florų standartiniuose aprašymuose. Kartais cheminiai požymiai gali būti stebimi greitomis ir paprastomis operacijomis, taip vadinamais dėmių testais. Tokiu būdu atskiriamos kerpių rūšys pagal spalvos reakciją į KOH tirpalą.

Šiuolaikinė chemotaksonomija tiksliau apibrėžia ir pabrėžia jau naudojamų cheminių požymių vartojimą, nei atskleidžia naujus cheminius požymius. Gerai žinomas kvapo panaudojimas atskirų taksonų aprašymui ir identifikacijai tokiose gentyse, kaip Mentha, Stachys, Allium, Thlaspi ir daugeliui kitų.

Chemotaksonominiai duomenys naudojami dviejuose atskiruose lygmenyse. Vienas lygmuo – duomenų panaudojimas naujų klasifikacijos sistemų kūrimui, filogenijų konstrukcijai ir augalinės medžiagos fragmentų identifikacijai. Antras lygmuo retesnis – duomenys naudojami augalų identifikacijai, lyginant su mikroskopinės anatomijos studijų rezultatais.