1.5 Rodowód hodowli roślinnych komórek, tkanek i organów
Pierwsze roślinne kultury in vitro zakładano w celach czysto poznawczych, a miało to miejsce już
ponad sto lat temu. Do końca XIX wieku biolodzy zgromadzili wiedzę i umiejętności, bez których
pomysł hodowania izolowanych komórek czy tkanek nie mógłby w ogóle przyjść badaczom do
głowy. Biologiczne pojęcia komórek i tkanek znano już od niemal dwustu lat (dzięki doniesieniom
Roberta Hooka i Marcello Malpighiego), ale dopiero w XIX wieku uświadomiono sobie
powszechne występowanie tych struktur i ich znaczenie dla budowy wszystkich organizmów. Do
połowy XIX w nie zdawano sobie nawet sprawy ze złożoności wewnętrznej budowy komórek. Dla
cytologii i botaniki zaczynał się właśnie okres lawinowego rozwoju. Przed końcem stulecia opisano
szczegółowo wszystkie podstawowe typy roślinnych komórek i tkanek. "Wiek pary i
elektryczności" był też okresem rozwoju mikrobiologii. Dzięki doświadczeniom Ludwika Pasteura i
innych pionierów tej dyscypliny, odrzucono teorię samorództwa i opracowano metody sterylizacji
pożywek i prowadzenia czystych kultur drobnoustrojów. Już w 1881 r Robert Koch zaczął używać
agaru do zestalania pożywek mikrobiologicznych. Justus von Liebig i Johan Knop opracowywali
proste pożywki mineralne zastępujące glebę w uprawie roślin. Karol Darwin zaś (w chwilach
wolnych od dociekań na temat ewolucji) sformułował hipotezę, zgodnie z którą wzrost roślinnych
organów regulowany jest przez substancje typu hormonów. Rechinger w 1893 r stwierdził że
cienkie skrawki przyrannej tkanki roślin zdolne są do wzrostu na wilgotnym piasku. Badaniem
korelacji wzrostowych u roślin zajął się Vöchting i doszedł do wniosku, że zjawisko to można by
lepiej zrozumieć, gdyby udało się obserwować wzrost wyizolowanych z roślin komórek. Myśl tę
podjął Gottlieb Haberlandt, austriacki botanik, którego zwykle uważa się za właściwego "ojca"
roślinnych hodowli tkankowych. W 1898 r założył hodowle komórek izolowanych z miękiszu
palisadowego, skórki i włosków epidermalnych kilku roślin (jasnoty purpurowej - Lamium
purpureum i Eichornia crassipes, Ornithogalum, miodunki - Pullmonaria mollissima). Inkubował
je na pożywce Knopa wzbogaconej sacharozą, asparaginą i peptonem. Obserwował wydłużanie się
komórek palisadowych, zmiany ich kształtu, grubienie ścian komórkowych, pojawianie się skrobi
w chloroplastach. Komórki pozostawały żywe przez kilka miesięcy, nie udało się jednak
Haberlandtowi zmusić ich do podziałów. Wyniki tych pionierskich doświadczeń były więc niezbyt
zachęcające, mimo to niezrażony badacz sformułował kilka hipotez - niezwykle śmiałych,
inspirujących, a z dzisiejszej perspektywy wręcz proroczych. Zakładał mianowicie, że
•
izolowane komórki roślinne można będzie kiedyś utrzymywać w czystych hodowlach przez
dowolnie długi czas;
•
nawet komórki somatyczne (niegeneratywne) można będzie pobudzić do tworzenia
zarodków i odtwarzania całych roślin;
•
substancje pobudzające podziały zostaną otrzymane z tkanek merystematycznych i
rozrodczych;
•
hodowle komórkowe staną się ważnym narzędziem w badaniach rozwoju roślin.
Minęło sporo lat zanim zdołano doświadczalnie wykazać słuszność wszystkich tych założeń. Do
1939 r otrzymano stale rosnące, wieloletnie hodowle roślinnych komórek i korzeni. Prowadzono też
hodowle in vitro niedojrzałych zarodków. Ogromny postęp w roślinnych kulturach in vitro nastąpił
po drugiej wojnie światowej, w dużej mierze dzięki wyizolowaniu i scharakteryzowaniu
fitohormonów. Wtedy też stało się możliwe doświadczalne zademonstrowanie totipotencji
pojedynczych komórek somatycznych, tj. ich zdolności do odtworzenia całego organizmu. Ta
nadzwyczajna właściwość komórek, świadczy o tym, że każda (w zasadzie) komórka zawiera pełną
informację genetyczną niezbędną do działania całego wielokomórkowego organizmu. Wykorzystuje
się to praktycznie w metodach masowego rozmnażania roślin.
Niektóre przełomowe momenty w rozwoju roślinnych kultur in vitro i całej nowoczesnej
biotechnologii roślin przedstawiono w
(Część III).
