Введение

Рафиды (RAFideez; единственное число – рафид) – игольчатые кристаллы моногидрата оксалата кальция (призматические моноклинные кристаллы) или карбоната кальция в форме арагонита (дипирамидальные орторомбические кристаллы), обнаруженные более чем в 200 семействах растений. Оба конца имеют форму иглы, но рафиды, как правило, тупые с одного конца и острые с другого.

Оксалат кальция в растениях

Многие растения накапливают кристаллы оксалата кальция в ответ на избыток кальция, который встречается повсеместно в окружающей среде. Кристаллы образуются в разнообразных формах. Морфология кристаллов зависит от таксономической группы растения. В одном исследовании, охватившем более 100 видов, было установлено, что оксалат кальция составляет 6,3% сухой массы растения. Морфология кристаллов и распределение рафидов (в корнях, листьях, клубнях и т.д.) сходны в некоторых таксонах, но различны в других, что открывает возможности для определения ключевых характеристик растений и их систематической идентификации. Однако наличие слизи в клетках, содержащих рафиды, затрудняет исследование под световым микроскопом. Мало что известно о механизмах секвестрации или причинах накопления рафидов, но, вероятнее всего, это защитный механизм против поедания травоядными. Также предполагается, что в некоторых случаях рафиды могут способствовать формированию скелетной структуры растений. Рафиды обычно встречаются в клетках паренхимы в надземных органах, особенно в листьях, и, как правило, ограничены мезофиллом. С увеличением площади листа увеличивается и количество рафидов, причем этот процесс начинается даже в молодых листьях. Первые признаки того, что клетка будет содержать кристаллы, проявляются в увеличении размеров клетки и ее ядра. Рафиды обнаруживаются в специализированных растительных клетках или кристаллических камерах, называемых идиобластами. Электронные микрофотографии показали, что кристаллы рафидов-иголок обычно имеют четырехстороннюю или H-образную форму (с желобком с обеих сторон) или шестиугольное поперечное сечение, а некоторые из них снабжены зазубринами. Ваттендорф (1976) предположил, что все рафиды с круглым поперечным сечением, видимые в световом микроскопе, вероятно, имеют шестиугольное поперечное сечение. Шестиугольные кристаллы, описанные Ваттендорфом у Agave americana, по-видимому, представляли собой оксалат кальция. Микроскопия с использованием поляризованного света выявляет яркую опалесценцию рафидов. Растения, такие как Tradescantia pallida, также накапливают кристаллы оксалата кальция в ответ на стресс, вызванный тяжелыми металлами.

Вредные последствия

Рафиды могут вызывать серьезные токсические реакции, облегчая проникновение токсинов через кожу травоядного животного, когда ткань, содержащая рафиды, также содержит токсины. Летальная доза для мышей составляет около 15 мг/кг. По-видимому, рафиды служат защитным механизмом против поедающих растения животных, поскольку они способны рвать и повреждать мягкие ткани горла или пищевода животного, жующего листья растения. Ядовитый процесс происходит в две стадии: механическое прокалывание и введение вредной протеазы. Обычно употребление в пищу растений, содержащих рафиды, таких как некоторые распространенные комнатные растения, может вызвать немедленное онемение, за которым вскоре следуют болезненные отеки, образование пузырей и дисфагия, сопровождающиеся болезненным покалыванием и жжением во рту и горле, симптомы могут сохраняться до двух недель. Оценка и поддержание проходимости дыхательных путей являются первоочередной задачей, как и обильное промывание и обезболивание при попадании в глаза. Рафиды обычно не разрушаются при кипячении; для этого требуется кислая среда или химические растворители, такие как эфир. Растения, содержащие большое количество рафидов, как правило, имеют резкий и неприятный вкус. Однако не всегда возможно определить наличие рафидов только по вкусу. В некоторых клубнях, например, в индийской репе, которые содержат большое количество рафидов, корни не имеют неприятного вкуса после приготовления, поскольку рафиды связаны в крахмальной матрице, которая препятствует их ощущению языком. Некоторые другие растения хранят рафиды в муцилистой среде и также не имеют резкого вкуса.