NAUDINGI KOMPONENTAI AUGALŲ TAKSONOMIJOJE

NAUDINGI KOMPONENTAI AUGALŲ TAKSONOMIJOJE

Teoriškai visi augalų cheminiai junginiai vertingi taksonomistui, o praktiškai kai kurių rūšių molekulės yra vertingesnės, negu kitos. Be neorganinių komponentų, kurie gana mažai naudojami, taksonomiškai vertingomis gali būti pripažintos trys labai plačios junginių grupės: PIRMINIAI METABOLITAI, ANTRINIAI METABOLITAI ir SEMANTIDAI.

Pirminiai metabolitai – gyvybinio metabolinio kelio dalys. Dauguma jų yra universalūs. Tai akonitinė rūgštis, pirmą kartą išskirta iš Aconitum, arba citrininė rūgštis, išskirta iš Citrus, dalyvauja Krebso t.y. trikarboksilinių rūgščių cikle. Šias rūgštis randame visuose aerobiniuose organizmuose. Taigi tokių komponentų buvimas ar nebuvimas neturi didelės sistematinės vertės. Šiuo požiūriu tokios pačios ir aminorūgštys, žinomos kaip augalų baltymų sudėtinės dalys, arba bet kuris cukrus dalyvaujantis fotosintezės cikle.

Kai kuriais atvejais tokių metabolitų kiekiai taksonuose įvairuoja, kas gali būti taksonomiškai naudinga. Pavyzdžiui, dažnai taksonai turi ypač didelius molekulių, dalyvaujančių natūraliame metaboliniame kelyje, kaip maisto atsargos, kiekius. Kartais tokie komponentai sukaupiami skirtinga forma, nei jie yra metaboliniame kelyje. Pavyzdžiui, sedoheptulozė, cukrus, sudarytas iš Sedum genties maisto atsargų karbohidrato, kuris kaip sedoheptulozės difosfatas yra fotosintezės anglies ciklo dalis.

Antriniai metabolitai – antriniai augalų produktai, vaidinantys negyvybines ar neuniversaliai gyvybines funkcijas, todėl mažiau paplitę augaluose. Aišku, toks ribotas paplitimas augaluose – vertinga taksonominė informacija. Dažniausiai naudojamų komponentų grupė apima alkaloidus, fenolius, glukozinolatus, amino rūgštis, terpenoidus, aliejus,vaškus, karbohidratus. Literatūroje nurodoma antrinių metabolitų funkcija, bet juos naudojant kaip taksonominįpožymį, jų funkcijos reikšmės nereikėtų svarstyti. Tokių medžiagų vertė taksonomijoje paprastai sąlygojama jų paplitimu ar koreliacija su kitais požymiais.

Daugeliu atvejų antriniai augalų produktai – atliekos, maisto atsargos, pigmentai, nuodai, kvapai, vandens repelentai ir kita. Dažnai jų aiški gyvybinė funkcijos prigimtis tokia, kad tiksli mokslinė šių komponentų konfigūracija nėra gyvybiškai svarbi. Geltonu pigmentu, turinčiu absorbcijos maksimumą ties 477 nm (pigmento funkcija), gali būti betalainas arba antocianinas.Taip pat nuodais gali būti tiek alkaloidas, tiek glikozidas.

Semantidai – informaciją nešančios molekulės. DNR yra PIRMINIS SEMANTIDAS, RNR – ANTRINIS SEMANTIDAS. Baltymai – TRETINIAI SEMANTIDAI. Teoriškai nukleotidų ir amino rūgščių sekos šiose medžiagose turėtų suteikti visą taksonominę informaciją, reikalingą klasifikacijai ir pasiūlyti alternatyvą antrinių metabolitų, citologijos, anatomijos, morfologijos ir kitiems tyrimams. Deja, sunkios praktinės problemos, renkant sekos duomenis, be to, rezultatai dažnai rodo klaidinančias anomalijas. Todėl tų pačių organizmų porų skirtingos baltymų klasės rodo skirtingus panašumo lygius. Naivu, galvoti, kad semantidų sekos tyrinėjimai suteiks paskutinį taksonominį kriterijų ateityje.

Kartais semantidai kartu su didesniais polisacharidais yra žinomi kaip MAKROMOLEKULĖS, o pirminiai bei antriniai metabolitai – kaip MIKROMOLEKULĖS.

Dauguma cheminių medžiagų, vertingų taksonomijai, yra antriniai metabolitai arba semantidai. Paprastai tai gana didelės molekulės su šoninėmis grupėmis, kurios gali būti įvairiai pakeistos, atsirandant plačiam įmanomų molekulės tipų spektrui, kurio tam tikra proporcija yra ribota. Dėl tos priežasties daugelis iš jų yra metabolinio kelio galutiniai produktai arba plačiai paplitusių metabolinių kelių trumpų šoninių grandinių dalys. Kuo sudėtingesnė molekulė, tuo daugiau pakopų reikia jai suformuoti, tuo mažesnis jos paplitimas ir didesnė taksonominė vertė. Kita vertus, semantidai suteikia taksonominius duomenis ne buvimo-nebuvimo principu, bet sekos, proporcijų ir procentų pagrindu.

Nemaža rūpestį taip pat kelia konvergencijos problema cheminių komponentų, kaip ir struktūrinių požymių panaudojimui. Daug tų pačių augalinių cheminių medžiagų – skirtingų metabolinių kelių dalys. Jų buvimas dviejuose taksonuose gali būti dėka visiškai skirtingų fermentų rinkinių. Kuo sudėtingesnė molekulė ir toliau išimta iš įprasto metabolinio kelio, tuo mažesnė polifiletinės rūšies buvimo tikimybė. Tačiau daugeliu atvejų paprastai nežinoma, kokią metabolinio kelio vietą atstovauja minėta molekulė. Ivairūs sierą turintys komponentai pasižymi labai skirtinga prigimtimi. Genčiai Allium būdingas sieros kvapas, kuris laikomas charakteringu požymiu. Ir kitos gentys, pavyzdžiui, Milula turi tokį patį kvapą ir kitus panašius požymius. Minėtų cheminių medžiagų buvimas sustiprina panašumą, kad šios gentys giminingos. Kai kuriose klasifikacijose jos patalpintos toje pačioje šeimoje, bet kai kuriose – skirtingose šeimose. Kita vertus, tas pats kvapas ir panašios medžiagos randamos Fabaceae ir Brassicaceae šeimose, pavyzdžiui, Alliaria ir Thlaspi alliaceum, kurie priklauso dviskilčiams. Šiuo atveju cheminiai požymiai nerodo giminystės. Šios situacijos yra aiškios, bet būtų labia sunku įvertinti įrodymą, jei tie patys cheminiai komponentai būtų rasti vienskilčių šeimose tokiose, kaip Iridaceae ir Dioscoreaceae, kurios aiškiai tolimos Allium genčiai, bet gali būti žymiai artimesnės, negu iki šiol manyta. Dėl šios prigimties chemotaksonomijoje yra daug neišspręstų problemų, be to, daug žinoma polifiletiškų komponentų.

Tokios problemos verčia daryti išvadą, kad geriausi antrinių metabolitų požymiai dažniau apima cheminius KELIUS, o ne chemines MEDŽIAGAS. Dažniau keliai parodo EILĘ fermentų, nei vieną komponentą. Jei būtų galima atskleisti metabolinius kelius pagal kiekvieną molekulės tipą, galima būtų panaudoti pavienius monofiletinius komponentus, kaip viso kelio indikatorius. Kol kas dar negreitai galėsime tai prognozuoti. Dar daugiau taksonomiškai metabolinių sekų atsitiktinumas toks, kaip C₄ fotosintezės kelias, koreliuotas su asocijuotais anatominiais požymiais t.y. KRANZO SINDROMU siūlo, kad net naudojant kelius, ne medžiagas, visų atsakymų negausime.