När vatten blir en signal

Växter ändrar ständigt form. Celler expanderar, vävnader omorganiseras och nya organ bildas. Bakom dessa synliga förändringar ligger en enkel fysisk process: när vatten rör sig genom växten uppstår tryckförändringar som hjälper cellerna att expandera och vävnaderna att växa. Juan vill undersöka hur växter känner av och tolkar dessa fysiska förändringar.

– Ända sedan min doktorandtid har jag fascinerats av hur något rent fysiskt – som att växtvävnader deformeras under utveckling eller stress – omvandlas till molekylära signaler, säger han.

Forskare vet redan mycket om de gener som reglerar växters utveckling och de fysiska krafter som formar växande vävnader. Det är däremot mindre känt hur växter kopplar samman dessa processer. Under sin tid som postdoktor blev Juan alltmer övertygad om att vatten skulle kunna vara en viktig länk.

– Vatten spelar en roll i alla aspekter av växters utveckling, säger han. 

– Under min tid som postdoktor började jag se att förändringar i växtens vattenstatus och vattenrelaterad signalering skulle kunna vara en viktig orsaksmässig koppling. 

Att lära av växters motståndskraft

I dag ligger den idén till grund för hans forskning. I sin grupp undersöker Juan hur celler känner av förändringar i sin vattenstatus och omvandlar dem till biologiska svar. 

Ett viktigt fokus för forskningen är meristemen, växtens tillväxtzoner. Dessa specialiserade vävnader bildar nya organ under hela växtens liv: blad, stammar, blommor och ved har alla sitt ursprung här. 

– Å ena sidan är meristemen ursprunget till växtens alla vävnader. Å andra sidan växer de väldigt långsamt. Stamcellerna delar sig relativt sällan, och ändå har hela växten sitt ursprung i dem, säger han. 

Det är den här balansen mellan tillväxt och återhållsamhet som gör meristemen så intressanta för honom. Stamcellerna delar sig sparsamt och bevarar på så sätt sin identitet under lång tid. Samtidigt är många signalvägar som vanligtvis förknippas med stress aktiva i dessa vävnader även under normala förhållanden.

Juan tror att detta stressliknande tillstånd kan hjälpa växter att upprätthålla stabilitet under utvecklingen och hålla stamcellerna robusta och redo att reagera när förhållandena förändras. Att fundera över hur växter upprätthåller denna balans har också påverkat hur han ser på växter i ett större perspektiv.

– På sätt och vis är studierna av kopplingen mellan vatten och tillväxt bara en ursäkt för att ställa frågor till växterna, säger han.

Växter har under hundratals miljoner år anpassat sig till ett liv där de är rotade på samma plats och ständigt måste hantera föränderliga miljöer och begränsade resurser. För Juan gör det växter till intressanta modeller för att förstå motståndskraft.

– Som människor, ofta besatta av tillväxt, har vi mycket att lära av växter, säger Juan. 

– Även vi är trots allt bundna till en enda planet med begränsade resurser. Med Robin Wall Kimmerers ord försöker vi se växter inte bara som naturresurser, utan som lärare.

Följer vattnets rörelser i stammen

I sin forskning om samspelet mellan vatten och tillväxt har Juan också riktat blicken mot träd. Delvis handlar det om en personlig fascination, medger han. Men träd ger också en unik möjlighet att studera hur vatten påverkar tillväxten under långa tidsperioder – över årstider och till och med år.

I centrum för den här forskningen står kambiet, ett tunt vävnadslager under barken som bildar ved. Det sträcker sig genom hela stammen och grenarna och är trädets största meristem.

– Det som gör kambiet särskilt intressant är att det både är beroende av vatten och påverkar hur vattnet transporteras, eftersom det bildar trädets vattenledande vävnad, säger han.

Kambiet ligger dolt under barken och är därför svårt att observera direkt. För att studera det kombinerar Juans grupp molekylära metoder, avbildningstekniker och fysiologiska mätningar. En metod går ut på att följa hur trädstammar vidgas och drar ihop sig när vatten rör sig genom dem.

– Trädstammen sväller faktiskt under natten och krymper under dagen när vatten avdunstar från bladen. Det är nästan som om stammen hade ett hjärtslag, säger Juan. 

Denna dagliga rytm visar hur nära vattenrörelser och tillväxt hänger samman. För att förstå sambandet krävs flera olika perspektiv – från växtutveckling och fysiologi till trädbiologi.

Bygger nätverk och en kreativ forskningsmiljö

Samarbetsmiljön vid UPSC, med dess starka fokus på trädforskning, var en av anledningarna till att Juan valde att flytta till Umeå.

– Under min doktorandtid besökte jag UPSC och blev mycket imponerad av möjligheterna här, säger han. 

– Kombinationen av olika perspektiv inom växtforskningen och det starka fokuset på träd gör det till en perfekt plats för min grupp.

Hans forskning bidrar med ett kompletterande perspektiv genom att knyta samman växtutveckling, vattnets roll i växten och reaktioner på miljön. Samtidigt fortsätter han att leda en forskargrupp vid Helsingfors universitet. För Juan handlar flytten därför inte bara om att byta plats, utan också om att utvidga sina nätverk.

– Jag ser den här övergången mer som att bygga en bro - som att låta mitt hem och mina nätverk sträcka sig över flera platser och på så sätt skapa ett större sammanhang, både vetenskapligt och personligt, säger han.

Den här tanken om att skapa relationer präglar också hans syn på ledarskap.

– Jag vill skapa en miljö som främjar motivation och kreativitet, säger han. 

– Att vara i min grupp är bara en fas i någons karriär. Deras karriärutveckling är lika viktig som gruppens vetenskapliga resultat.

Att leda sin egen grupp ger Juan utrymme att knyta samman frågor som han har arbetat med under lång tid.

– Det som känns mest spännande är att kunna koppla samman olika skalor och perspektiv och förhoppningsvis ta mig an några grundläggande frågor om hur växter växer och fungerar, säger han.

För Juan handlar vetenskaplig framgång inte om enskilda genombrott, utan om uthållighet och kontinuitet.

– För mig är framgång att kunna fortsätta - att göra meningsfullt arbete, samarbeta och bygga upp en sammanhängande berättelse över tid, säger han.