Kasvit eivät halua tulla syödyiksi – puolustautuvat piikein ja myrkyin

Nokkosen polttiaiskarvoissa on myrkyllinen sekoitus, jossa on muun muassa histamiinia, muurahaishappoa, etikkahappoa ja sitruunahappoa. Kuva: Tuomo Kesäläinen

Hennon nukkamainen karva katkeaa. Neulanterävä kärki rikkoo ihon vapauttaen samalla myrkyllisen kemikaaliseoksen. Seurauksena on polttava tunne ja pian iholle nousevat kutisevat rakkulat.

Tähän viheliäiseen tunteeseen pystyy samaistumaan lähes jokainen. Se on nokkosen tapa puolustaa ravinteikasta sydäntään kasvinsyöjiltä.

Suomalaisten nokkoslajien aiheuttama polte hiipuu nopeasti, mutta niiden maailmalla kasvavien serkkujen myrkkyseosten tiedetään aiheuttaneen hengenvaarallisiakin oireita.

Ihminen on oppinut kiertämään poltinkarvojen uhan puutarhahansikkain. Kuivaamalla tai ryöppäämällä poltinkarvojen teho katoaa ja tarjolla on erittäin ravinnerikas ja maukas herkku.

Suomalaisittain nokkosen puolustuskeino on ainutlaatuinen. "Muita vastaavanlaisia oireita aiheuttavaa kasvia ei maassamme kasva", kertoo Helsingin yliopiston kasvitieteen yksikön yli-intendentti Henry Väre.

Suuret kasvinsyöjät eivät nokkosesta välitä, mutta pienemmille otuksille suojaisa ruokailu- ja kasvupaikka kelpaa. Muun muassa nokkos- ja neitoperhosen toukkien paksuun nahkaan nokkosen myrkyt eivät pure, ja ne saavat kehittyä ja ruokailla rauhassa nokkosen takaamassa turvassa.

Puutarhanhoitoa harrastaville kiusallisen tuttuja ovat myös ruusujen, ohdakkeiden ja orapihlajan piikit ja okaat. Toisin kuin nokkosen poltinkarvat, niiden toiminta perustuu raa´asti ihoon pureutuvaan piikkiin.

"Tämän kaliperin piikit ovat suoja isompia laiduntajia vastaan, jolloin mahdollisten haavojen yhteydessä voi syntyä tulehduksia. Eläimet oppivat välttämään piikikkäitä kasveja ja kasvit saavat näin suojan", Väre selventää. "Tiettävästi Suomessa kasvavien kasvien piikeissä ei ole myrkyllisiä yhdisteitä."

Väre muistuttaa, että piikit, oraat ja okaat ovat keskeinen, mutta lajimäärään suhteutettuna melko harvinainen puolustuskeino. Vaikka kasvilla ei näyttäisi olevan suojausta, kaikki kasvit puolustautuvat ulkoisia uhkia vastaan omalla tavallaan.

"Esimerkiksi puiden paksu kaarna on jo itsessään hyvä suoja. Lisäksi kuoren vaurioituessa syntyy suojaavia yhdisteitä, kuten pihkaa, mutta myös mahlaa, joka estää hyönteisten tunkeutumisen vaurioituneeseen kohtaan."

Paitsi eläimiä, puolustautuvat kasvit myös toisia kasveja vastaan. "Tällainen puolustautuminen tapahtuu erityisesti juuritasolla", Väre kertoo.

Omaperäisen ja täsmällisen puolustuskeinon mesirosvoja ja siitepölyä tuhoavia muurahaisia vastaan on kehittänyt kallioilla kasvava kauniin vaaleanpunakukkainen mäkitervakko.

Kukka tuottaa varteen tervamaista tahmaa, joka estää hyönteisiä kiipeämästä vartta pitkin kukkiin. Lentävillä hyönteisillä on kukintoihin täysin avoin pääsy.

Kasvien mekaaniset puolustuskeinot ovat selkeämmin havaittavissa ja ne tunnetaan melko hyvin, mutta kovin sota kasvimaailmassa käydään kemiallisin asein.

"Yhteisnimitys kemiallisille puolustusaineille on sekundaarimetaboliitit", Väre sanoo.

Sekundaarimetabolia on kasvien ei-välttämätöntä aineenvaihduntaa, jonka toiminta ei normaalioloissa ole vaatimus elossa pysymiselle. Niiden merkitys astuu esiin uhkaavissa olosuhteissa ja tietyissä kehitysvaiheissa.

"Kasveilla ne ovat tavallisesti erilaisia alkaloideja, joiden vaikutus näkyy solutasolla eri elimissä estäen solujen toimintaa tai jonkin toiminnan, mikä aiheuttaa solukuoleman", Väre kertoo.

Tunnettuja alkaloideja ovat esimerkiksi morfiini, kokaiini, kofeiini, kiniini ja nikotiini.

Väre mainitsee hyvän esimerkin tällaisista yhdisteistä tupakasta alun perin eristetyt neonikotenoidit. "Suomessa niitä käytetään siementen peittaukseen rypsillä ja rapsilla, suojaamaan kasveja tuholaisilta. Haittavaikutuksena myös pölyttäjät menehtyvät ja sato jää heikommaksi."

Neonikotinoidien on epäilty aiheuttaneen mehiläisten joukkokuolemia. EU rajoitti neonikotinoidien käyttöä vuonna 2013, ja kielsi niiden käytön avomaalla huhtikuussa 2018.

"Jotkin eläimet ovat evoluution myötä sopeutuneet kasvien myrkytysvaikutuksia aiheuttaviin alkaloideihin, ja myös varastoivat niitä kehoonsa muuttuen itse myrkyllisiksi ja säästyvät näin pedoilta", Väre huomauttaa.

Eri alkaloideja on tuhansia. Läheskään kaikkien vaikutusmekanismia ei tunneta. Pääosin tutkimustieto tulee ulkomailta.

"Suurin osa Suomen kasveista on tutkimatta ja niiden kemialliset puolustuskeinot tunnetaan melko huonosti", Väre kertoo.

Ruusut puolustautuvat piikeillään isoja kasvinsyöjiä vastaan.

Kasvien puolustuskemikaalit huumaavat ja suojaavat

Vaikka kasvien puolustusmenetelmät toimivat hyvin, monen eläimen tavoin myös ihminen on oppinut hyödyntämään useita kasvien tuottamia puolustusaineita.

Kahvin ja teen vaikuttavat aineet perustuvat kasvien alun perin omaksi puolustukseksi kehittämiin yhdisteisiin.

"Kahvipensaan kofeiinilla ja teepensaan ja kaakaopuun teobromiinilla ei ole kasville muuta kuin puolustuksellista hyötyä", kasvitieteilijä Henry Väre muistuttaa.

Samaa ryhmää edustavat myös tupakkakasvin nikotiini sekä laittomien päihteiden, kuten oopiumin, kokapensaan ja kannabiksen vaikuttavat yhdisteet. Paitsi päihteenä, on ihminen oppinut hyödyntämään kasvin puolustuskeinoksi kehittämiä aineita myös lääkkeenä.

"Näitä on paljon", Väre kertoo. "Esimerkiksi alun perin sormustinkukasta eritetty sydänlääke digitalis on vanhimpia, yhä käytössä olevia sydänlääkeitä. Belladonnalla on pitkä lääkekäyttöhistoria muun muassa anestesia-aineena."

Toisia alkaloideja käytetään kipua estävänä, eli välittäjäaineita salpaavina. Tällaisesta tuttuna esimerkkinä on asetyylisalisyylihappo eli aspiriini. Luonnon salisylaatteja löytyy muun muassa rohtona käytetystä pajun kuoressa.