A növények világszerte egy korábban virágoznak. Az éghajlatváltozás nyilvánvaló oknak tűnik a jelenségre, ugyanakkor a hőmérséklet emelkedése önmagában nem magyarázza a változást. Az üvegházakban termesztett növények például nem virágoznak korábban, ha a termosztátot a globális felmelegedés okozta hőmérséklet-emelkedésnek megfelelően módosítják.

Most egy korábban figyelmen kívül hagyott magyarázat merült fel a rejtélyre: a harmatcseppek. A Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban közzétett eredmények szerint a levelek felületével érintkező apró vízcseppek kémiai jelek láncolatát indítják el, amelyek jelzik a növényeknek, hogy ideje virágozni.

„Ez a globális felmelegedés, de kevésbé nyilvánvaló módon” – mondja Richard Zare, a Stanford kémikusa, az eredményekről beszámoló tanulmány vezető szerzője. „Ahogy melegebb lesz, a levegő páratartalma is nő, így a harmatcseppek korábban jelennek meg az évben.”

Zare kutatása egyáltalán nem virágokkal kezdődött. Egy véletlen megfigyelésből fakadt, amely szerint a kis vízcseppek kémiailag nagyon eltérően viselkednek a tócsáktól. Egy korábbi együttműködés során Zare és társszerzője, Bolei Chen, a Kínai Tudományos Akadémia környezetkémikusa felfedezték, hogy amikor víz mikrocseppek képződnek egy szilárd, szervetlen anyagon, például egy talajszemcsén, a felületen kémiai reakciók indulnak be, amelyek párosítatlan elektronokkal rendelkező, rendkívül reaktív molekulákat, úgynevezett gyököket eredményeznek.

Zare és Chen 2023-ban egy sanghaji vacsorán jutottak el a kérdéshez, amely a jelenlegi kutatáshoz vezetett: Mi történik, ha a rendkívül reaktív vízcseppek egy élő felülettel, például egy levéllel érintkeznek? Hogy ezt kiderítsék, a kutatók a legszélesebb körben tanulmányozott modellnövényhez, a lúdfűhöz (Arabidopsis thaliana) fordultak, egy kis, virágos fajhoz, amely a káposzta, a brokkoli és a retek rokona.

A laboratóriumban végzett részletes molekuláris vizsgálatok kimutatták, hogy amikor vízcseppek képződnek az lúdfű levelein, a beinduló reakciókban hidrogénatomok és hidroxilgyökök jönnek létre. Néhányuk újraegyesül, és hidrogén-peroxidot képez, amely viszont aminosavakkal reagálva nitrogén-monoxidot (NO) hoz létre. Ez pedig egy jelátviteli molekula mind a növényekben, mind az állatokban. A cseppek felületén lévő NO átjut a növény sejtjeibe, és enzimatikus reakciók sorozatát indítja el, amelyek virágzáshoz vezetnek. „Az NO jelátviteli funkciója már régóta ismert volt, de azt, hogy a harmatcseppek NO-képződést indukálnak, eddig nem tudtuk” – mondja Zare.

A kutatók 12 millió, 1990 és 2023 között gyűjtött virágzási időszakról szóló terepi adatot is elemeztek. Emellett 11 meteorológiai paramétert is analizáltak, és nemcsak a hőmérséklet és a nappalok hossza, hanem a harmatpont is szoros összefüggést mutatott a virágzási idővel. Összességében ezek az eredmények arra utalnak, hogy a harmatképződés egy eddig fel nem ismert kulcsfontosságú tényező a virágzás szempontjából, mondja Zare.

A kutatók a relatív páratartalmat is bevonták az elemzett paraméterek közé, de így is azt találták, hogy a harmatképződés korrelál legerősebben a virágzással. Ha az eredmények megerősítést nyernek, Zare és kollégái úgy vélik, hogy ezek az információk valószínűleg a legtöbb, ha nem az összes olyan növényre vonatkoznak, amelyek virágzás előtt leveleket képeznek. Ha igazuk van, akkor a munkának komoly gyakorlati értéke lehet a mezőgazdaságban is. Például a virágkereskedők és a gazdák egyszerűen ködöt permetezhetnek a növényeikre, hogy azok előbb virágozzanak, vagy több termést hozzanak.