Tampaknya bagi kita bahwa kita tahu apa pohon itu, tetapi bahkan pada tingkat genetik sangat sulit untuk menentukan apa yang sebenarnya membedakan mereka dari tanaman lain.
Cemara pinusBeberapa tahun yang lalu, setelah makan malam Thanksgiving di rumah orang tua saya di Vermont, kilat menghantam maple di halaman kami. Kami mendengar retakan yang mengerikan, dan kegelapan di luar jendela dapur sejenak memberi jalan pada cahaya terang. Dan hanya pada musim semi kami dapat memastikan bahwa pohon itu mati.
Maple ini masih muda, belalainya tidak melebihi diameter piring makanan penutup. Jika hidupnya tidak dipersingkat oleh bencana, dia bisa hidup 300 tahun. Tetapi di pohon-pohon, kematian karena kecelakaan adalah hal yang biasa. Kadang-kadang ini terjadi karena kesalahan manusia yang parah, seperti ketika pada tahun 2012 di Florida,
rawa cemara berusia lebih dari 3.500 tahun
dihancurkan oleh pembakaran yang disengaja. Lebih sering kemalangan datang dalam bentuk cuaca buruk - kekeringan, angin, kebakaran atau salju. Dan, tentu saja, pohon dipengaruhi oleh parasit dan penyakit; serangan seperti jamur terasa dapat memperpendek umur pohon. Tetapi pohon-pohon yang berhasil menghindari musuh seperti itu dapat hidup sangat lama.
Jika Anda membuat seseorang menggambarkan apa yang membuat pohon menjadi pohon, maka di antara tanda-tanda pertama adalah umur panjang, kayu, dan tinggi. Di banyak tanaman, harapan hidup diperkirakan terbatas (para ilmuwan menyebut ini penuaan terprogram), tetapi di pohon tidak demikian - banyak dari mereka hidup keras selama berabad-abad. Properti inilah, pertumbuhan tanpa batas, yang dapat melayani ilmu pengetahuan sebagai tanda demarkasi pohon, bahkan lebih dari kayu. Tetapi ini membantu sampai titik tertentu. Tampaknya bagi kita bahwa kita tahu apa pohon itu, tetapi mereka mulai menyelinap melalui jari-jari kita ketika kita mencoba mengidentifikasi mereka.
Pohon tidak dikelompokkan bersama - silsilah mereka berbeda, dan mereka telah memperoleh berbagai sifat, menggunakan strategi yang berbeda untuk menjadi cara kita melihatnya hari ini. Hidup panjang. Pemegang rekor saat ini,
pohon pinus spinosus , berumur 5067 tahun, tumbuh tinggi di Pegunungan Putih di California, dianggap sebagai contoh klasik dari harapan hidup pohon metuselah. Piramida di Mesir dibangun ketika pohon ini sudah berusia hampir 500 tahun. Para ilmuwan berpendapat bahwa pinus keras yang keras memiliki ketahanan terhadap tempat utama pertumbuhan: mereka menghindari kebakaran yang melewati dataran rendah dan parasit yang tidak bertahan hidup dalam kondisi subalpine yang keras. Sequoia raksasa, tumbuh sedikit di bawah pegunungan tempat pohon pinus tumbuh, menggunakan pendekatan yang sangat berbeda untuk umur panjang. Monster-monster ini - yang diameter belalainya dapat mencapai 10 meter - hidup selama ribuan tahun, melawan api dan parasit dengan bantuan kulit kayu yang tebal dan tahan serta banyak zat yang berfungsi sebagai penolak.
Sekitar 400 mil di sebelah timur pohon-pohon hidup yang terlihat seperti malai berbentuk spindle yang mengalahkan kedua pohon pinus dalam hal kehidupan dan kayu merah - sekali lagi, menggunakan strategi yang sama sekali berbeda.
Poplar berbentuk Aspen - pohon yang dapat dipeluk, dan yang jarang tumbuh di atas 15 m - sangat berhasil melepaskan proses baru dari bagian bawah batang. Akibatnya, rantai besar "pohon" muncul, secara genetik sebenarnya menjadi satu individu, disatukan oleh akar bawah tanah. Koloni poplar Utah di Utah diyakini berusia sekitar 80.000 tahun. Kemudian masih di Bumi hidup Neanderthal.
Jika kita menambahkan klon ke pertimbangan, maka pohon-pohon dengan cepat kehilangan keunggulan mereka dalam umur panjang.
Royal holly adalah semak hijau cemerlang yang berasal dari Tasmania (semak-semak, sebenarnya, bukan milik pohon, karena mereka tidak memiliki batang utama yang dominan). Di dunia hanya ada satu populasi holly kerajaan, dan para ilmuwan percaya bahwa semua ini adalah klon. Meski terkadang mekar, belum ada yang pernah melihat buahnya. Perkiraan radiokarbon baru-baru ini tentang usianya menunjukkan bahwa dia (mereka?) Setidaknya berusia 43.000 tahun.
Dan ada
semak kreosot yang tumbuh di Gurun Mojave di California, yang disebut "Raja Klon," dan berusia sekitar 11.700 tahun. Mencari tanda-tanda yang menggabungkan definisi pohon, umur panjang sama sekali tidak memuaskan, seperti yang ditulis oleh rimbawan
Ronald Lanner dalam
esai tahun 2002 di Aging Research Reviews.
Andrew Gruver , seorang ahli genetika dari Stasiun Layanan Hutan Pasifik Barat Daya di Amerika Serikat, yang berbasis di Davis, California, juga telah memikirkan pohon sejak lama. Dia dengan cepat mengakui bahwa mengidentifikasi mereka agak bermasalah. "Pergilah ke pembibitan, dan Anda akan menemukan tanaman di sana dibagi menjadi beberapa kategori sesuai dengan jenis dan fungsinya, termasuk kelompok yang termasuk dalam" pohon, "ia menulis pada tahun 2005," Gen apa yang membuat pohon menjadi pohon? " Sains Kategorisasi ini intuitif dan praktis, tetapi tidak wajar. "
Sebagai contoh, Grover menunjuk ke kayu sebagai fitur penentu pohon. Kayu pohon "nyata" (kita akan kembali lagi nanti) muncul dalam proses "pertumbuhan sekunder"; ini memungkinkan pohon untuk tumbuh dalam ketebalan, dan tidak hanya tingginya. Cincin sel khusus yang mengelilingi batang bertanggung jawab untuk pertumbuhan sekunder. Jaringan sel-sel ini disebut
kambium , dan mereka membelah dalam dua arah - ke luar berkenaan dengan pohon, yang membuat kulit kayu, dan ke dalam, yang membuat kayu. Tahun demi tahun, kayu disimpan dalam cincin bagian dalam yang baru, di mana selulosa dan
lignin polimer keras yang panjang ditambahkan. Setelah pengerasan, sel-sel kayu mati dan hampir sepenuhnya membusuk, hanya menyisakan dinding yang kaku.
Pada tanaman yang ada saat ini, pertumbuhan sekunder mungkin memiliki sumber evolusi tunggal, meskipun
plunas dan
paku ekor kuda kecil saat ini telah menemukan versi mereka dari proses ini sekitar 300 juta tahun yang lalu, yang memungkinkan
lepidodendron yang sekarang punah, misalnya, tumbuh setinggi 35 meter. Tetapi kehadiran pertumbuhan sekunder tidak mengarah pada kemunculan otomatis sebuah pohon: terlepas dari satu sumber, "kayu" muncul di sana-sini, di seluruh pohon keluarga tanaman. Beberapa kelompok tanaman kehilangan kemampuan untuk membentuk kayu, dan kadang-kadang kemampuan ini muncul kembali di cabang-cabang evolusi yang sudah hilang. Rupanya, kemampuan ini muncul agak cepat selama evolusi setelah tanaman menjajah pulau-pulau. Sebagai contoh, di Hawaii ada violet seperti pohon, dan di Kepulauan Canary ada dandelion seperti pohon.
Konsep pohon itu sendiri cukup fleksibel, yang berlawanan dengan kekakuan literal dari konsep ini - ingat batang solid dari sage atau lavender. Ini bukan masalah ada atau tidaknya, itu masalah derajat. "Tumbuhan seperti pohon dan pohon besar dengan kayu mewakili dua ujung orang banyak, dan kondisi lingkungan dapat mempengaruhi tingkat kemiripan pohon yang ditunjukkan pada tanaman tertentu," tulis Hoover dengan seorang rekannya dalam artikel 2010 di majalah New Phytologist. "Memang, istilah" berumput "dan" seperti pohon ", meskipun cukup praktis, tidak mengakui keragaman anatomi yang sangat besar dan kehadiran berbagai tingkat sifat seperti pohon pada tanaman yang termasuk dalam satu kelas atau yang lain."
Biologi molekuler menawarkan ide-ide tertentu tentang mengapa kemampuan menghasilkan kayu dipertahankan dan sering muncul dalam proses evolusi tanaman. Gen yang terkait dengan pengaturan pertumbuhan tunas, yang memberikan pertumbuhan "utama" pohon dan tanaman lain, juga aktif selama pertumbuhan sekunder menghasilkan kayu. Ini menunjukkan bahwa gen baru yang mengatur penampilan kayu, dalam proses evolusi, menyerap gen yang sudah ada dan kritis untuk pertumbuhan tunas. Ini juga dapat menjelaskan mengapa kemampuan memproduksi kayu dipertahankan pada tanaman yang tidak memiliki kayu, dan mengapa dari sudut pandang evolusi, mengaktifkan kembali kemampuan ini sangat mudah.
Namun, untuk menjadi pohon, tidak perlu menghasilkan kayu. Di antara
monokotil , sekelompok besar tanaman yang telah kehilangan kemampuan untuk tumbuh lagi, ada beberapa perwakilan seperti pohon yang bukan pohon "nyata", tetapi jelas terlihat seperti pohon. Pisang tumbuh sangat tinggi dengan bantuan sesuatu yang terlihat seperti batang, tetapi pada kenyataannya - pada pangkalan pseudo-barrel dari pangkal daun yang padat dan saling tumpang tindih. Tangkai pisang sejati hanya muncul selama berbunga, mendorong dan menonjol dari daun. Namun, pohon pisang bisa mencapai ketinggian 3 meter. Keluarga pohon palem, juga terkait dengan pohon monokotil, tumbuh tinggi, menumbuhkan tunas tebal asli, di atasnya muncul tunas besar (perhatikan bahwa batang pohon palem tidak menebal selama pertumbuhan).
Mengingat semua ini, tidak mengherankan bahwa analisis baru-baru ini tentang genom pohon dapat mengatakan sedikit tentang ciri-ciri yang menentukan dari pohon. David Niall, ahli genetika di University of California, Davis, dan rekan-rekannya mempelajari deskripsi genom dari 41 tanaman (termasuk anggur) yang telah diurutkan sejak
poplar hitam pada 2006. Analisis mereka, yang diterbitkan tahun lalu dalam jurnal Annual Review of Plant Biology, menunjukkan bahwa pohon-pohon yang memproduksi buah-buahan yang dapat dimakan seringkali memiliki banyak gen abnormal dalam genom mereka yang dikhususkan untuk produksi dan transfer gula, dibandingkan dengan pohon-pohon yang tidak memiliki buah-buahan yang dapat dimakan. Tetapi tomat juga memilikinya. Beberapa pohon, seperti pohon cemara, pohon apel, dan beberapa pohon eucalyptus, telah memperluas seperangkat alat genetik mereka untuk menangani masalah seperti kekeringan atau salju. Tapi begitu pula beberapa tanaman herba, termasuk bayam dan
talus pulpus, Tal - model tanaman yang tumbuh gulma untuk biologi yang terlihat sesedikit mungkin pohon.
Sejauh ini, tidak ada gen atau sekumpulan gen karakteristik pohon yang luar biasa yang telah ditemukan, maupun properti gen tertentu. Kesulitan? Tidak: duplikasi gen (sering digunakan sebagai tanda kompleksitas) ada di seluruh kerajaan tumbuhan. Ukuran genom? Tidak: genom terbesar dan terkecil ditemukan pada tanaman herba (
Paris japonica dan
Genlisea tuberosa, masing-masing - yang pertama adalah tanaman spektakuler dengan bunga putih, dan yang kedua adalah pemangsa kecil yang menangkap dan paling sederhana).
Percakapan dengan Niall menegaskan bahwa seperti pohon mungkin lebih bergantung pada gen mana yang dimasukkan daripada gen mana yang ada dalam genom. "Dari sudut pandang genom, pohon-pohon, secara umum, hampir semuanya sama dengan tanaman obat," katanya. - Pohon-pohon besar, memiliki kayu, dapat mengambil air dari tanah dan menghantarkannya tinggi. Tetapi tidak ada biologi khusus yang terlihat yang akan memisahkan pohon dari rumput. "
Tetapi, meskipun sulit untuk diklasifikasi, menjadi milik pohon memiliki keuntungan yang tidak dapat disangkal. Hal ini memungkinkan tanaman untuk mengambil keuntungan dari ketinggian, di mana mereka dapat menyerap sinar matahari dan mendistribusikan serbuk sari dan biji tanpa mengalami hambatan seperti kerabat mereka, tumbuh dekat dengan tanah, pengalaman. Oleh karena itu, mungkin sekarang saatnya untuk mulai berpikir tentang kata "pohon" sebagai kata kerja, dan bukan sebagai kata benda - "menanam" atau "membuat pohon". Ini adalah strategi, mode keberadaan, seperti berenang atau terbang, meskipun dari sudut pandang kami, ini sangat lambat. Untuk "pohon" tanpa garis finish yang pasti - sampai kapak, parasit, atau kilat Thanksgiving menghancurkan Anda.