
Не просто зелень: растения чувствуют, когда к ним прикасаются
Растения — удивительные существа, которые способны адаптироваться к различным условиям среды и защищаться от врагов. Но как они это делают без нервной системы и мозга? Оказывается, что растения обладают сложными механизмами сигнализации, которые позволяют им реагировать на разные виды стимулов, в том числе на прикосновения.
Недавнее исследование, проведенное под руководством ученых из Вашингтонского государственного университета (WSU), показало, что растения могут не только чувствовать прикосновения, но и различать их начало и конец. Для этого они используют кальций — важный элемент, который участвует во многих процессах в живых клетках.
Ученые провели серию из 84 экспериментов на 12 растениях, используя кресс-салат и растения табака, которые были специально выведены с включением сенсоров кальция. Эти сенсоры позволяют наблюдать за изменениями концентрации ионов кальция в цитозоле — жидкой части клетки. Ионы кальция служат сигналами для разных физиологических процессов, таких как рост, развитие, защита и стресс.
Сенсоры кальция состоят из двух белков: один связывается с кальцием, а другой светится зеленым цветом. Когда концентрация кальция в клетке повышается, белки объединяются и светятся ярче. Когда концентрация кальция падает, белки разделяются и светятся тусклее. Таким образом, можно видеть изменения уровня кальция в клетке под микроскопом.
Поместив кусочки этих растений под микроскоп, ученые слегка прикоснулись к отдельным растительным клеткам с помощью микроконсоли — крошечной стеклянной палочки размером с человеческий волос. Они увидели множество сложных реакций в зависимости от силы и продолжительности прикосновения, но разница между прикосновением и его удалением была очевидна.
В течение 30 секунд после прикосновения к клетке исследователи наблюдали медленные волны ионов кальция, называемые цитозольным кальцием, которые перемещались из этой клетки через соседние растительные клетки. Это продолжалось 3-5 минут. Удаление прикосновения показало почти мгновенный набор более быстрых волн, которые рассеялись в течение минуты.
Авторы считают, что эти волны связаны с изменением давления внутри клетки. В отличие от животных клеток с проницаемыми мембранами, растительные клетки имеют прочные клеточные стенки, которые нелегко пробить, поэтому легкое прикосновение временно повышает давление в растительной клетке. Исследователи проверили теорию давления механически, вставив крошечный стеклянный капиллярный датчик давления в растительную клетку. Увеличение и уменьшение давления внутри клетки приводило к подобным кальциевым волнам, вызываемым началом и прекращением прикосновения.
Исследование показало, что растения способны различать прикосновения и передавать информацию о них другим клеткам без нервной системы. Это может иметь значение для защиты растений от вредителей, а также для их адаптации к окружающей среде. Например, растения могут выделять химические вещества, которые делают листья менее вкусными или токсичными для насекомых, или активировать гены, которые увеличивают устойчивость к засухе или солености.
Исследование было опубликовано в журнале Current Biology под названием «Calcium signaling in plant cells is differentially affected by the onset and release of mechanical stress».
Недавнее исследование, проведенное под руководством ученых из Вашингтонского государственного университета (WSU), показало, что растения могут не только чувствовать прикосновения, но и различать их начало и конец. Для этого они используют кальций — важный элемент, который участвует во многих процессах в живых клетках.
Ученые провели серию из 84 экспериментов на 12 растениях, используя кресс-салат и растения табака, которые были специально выведены с включением сенсоров кальция. Эти сенсоры позволяют наблюдать за изменениями концентрации ионов кальция в цитозоле — жидкой части клетки. Ионы кальция служат сигналами для разных физиологических процессов, таких как рост, развитие, защита и стресс.
Сенсоры кальция состоят из двух белков: один связывается с кальцием, а другой светится зеленым цветом. Когда концентрация кальция в клетке повышается, белки объединяются и светятся ярче. Когда концентрация кальция падает, белки разделяются и светятся тусклее. Таким образом, можно видеть изменения уровня кальция в клетке под микроскопом.
Как растения реагируют на прикосновения
Поместив кусочки этих растений под микроскоп, ученые слегка прикоснулись к отдельным растительным клеткам с помощью микроконсоли — крошечной стеклянной палочки размером с человеческий волос. Они увидели множество сложных реакций в зависимости от силы и продолжительности прикосновения, но разница между прикосновением и его удалением была очевидна.
В течение 30 секунд после прикосновения к клетке исследователи наблюдали медленные волны ионов кальция, называемые цитозольным кальцием, которые перемещались из этой клетки через соседние растительные клетки. Это продолжалось 3-5 минут. Удаление прикосновения показало почти мгновенный набор более быстрых волн, которые рассеялись в течение минуты.
Авторы считают, что эти волны связаны с изменением давления внутри клетки. В отличие от животных клеток с проницаемыми мембранами, растительные клетки имеют прочные клеточные стенки, которые нелегко пробить, поэтому легкое прикосновение временно повышает давление в растительной клетке. Исследователи проверили теорию давления механически, вставив крошечный стеклянный капиллярный датчик давления в растительную клетку. Увеличение и уменьшение давления внутри клетки приводило к подобным кальциевым волнам, вызываемым началом и прекращением прикосновения.
Зачем им чувствовать прикосновения
Исследование показало, что растения способны различать прикосновения и передавать информацию о них другим клеткам без нервной системы. Это может иметь значение для защиты растений от вредителей, а также для их адаптации к окружающей среде. Например, растения могут выделять химические вещества, которые делают листья менее вкусными или токсичными для насекомых, или активировать гены, которые увеличивают устойчивость к засухе или солености.
Исследование было опубликовано в журнале Current Biology под названием «Calcium signaling in plant cells is differentially affected by the onset and release of mechanical stress».
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас

В Каспийском море появился… новый остров! Но далеко не все ученые рады этому открытию
Разбираемся, какие перспективы сулит новый кусок суши....

Тайна Девятой планеты наконец-то раскрыта?
Была вышвырнута в бездну, но сумела вернуться обратно благодаря помощи других звезд....

Что скрывается на обратной стороне золотой маски Тутанхамона?
Чужое лицо, чужая гробница, тайные заклятия — новые факты про самого известного фараона....

Новая «вакцина» делает старые аккумуляторы и батареи лучше новых в несколько раз
Эксперты говорят: «Это начало глобальной революции в энергетике!»....

Какие тайны скрывает в себе уникальный черный айсберг?
Взрыв супервулкана? Падение большого метеорита? Охота за разгадкой продолжается…...

Доказано: разрушительные землетрясения могут распространяться подобно заразе!
Ученые не ожидали, что тектонические плиты «заражают» друг друга смертоносной субдукцией....