Аналог нервової системи у рослин

Аналог нервової системи у рослин
Сигнальна система рослин

В ході експерименту міжнародна група вчених з’ясувала, що у рослин є сигнальні молекули, аналогічні тим, що існують в нервовій системі тварин. За допомогою цих молекул листя рослини передає одне одному, наприклад, інформацію про небезпеку. Наші зелені друзі не мають нервової системи, але ,безумовно, вони мають щось навзамін. Висновки досліджень опубліковано в журналі Science.

У тварин роздратована клітина нервової системи виділяє глутамінову кислоту, що сприяє електрохімічному викиду іонів кальцію, за допомогою якого клітина віддаляється від небезпечної області. У цьому процесі беруть участь нейромедіатори – речовини, за допомогою яких імпульс передається від одного нейрона до іншого. Дослідники із США і Японії з’ясували, що рослини мають дуже подібну систему.

Цікаво, що дослідники прийшли до даного відкриття випадково, коли вивчали вплив гравітації на зміну рівня вмісту кальцію в складі трав’янистої рослини арабідопсису (Arabidopsis). Один з учених створив молекулярний сенсор – флюоресцентну речовину, чутливу до вмісту кальцію, що дозволило спостерігати за змінами його рівня в рослині в реальному часі. Чим вище рівень кальцію, тим яскравіше світиться флюоресцентна речовина. З допомогою молекулярного сенсора вчені змогли побачити, як змінюється рівень кальцію в тканинах рослини в різних умовах.

«Ми знали, що у рослин є сигнальна система. Якщо пошкодити одну частину, вона повідомляє іншим, щоб ті запустили захисні механізми. Але ми не знали, що стоїть за цією системою», – пояснює Саймон Гілрой, біолог з Віссінського університету в Мадісоні.

Якщо відірвати або пошкодити один листок рослини, про це досить швидко дізнається стебло та інше листя. В ході експерименту вчені відрізали від арабідопсису один листок і виявили, що вміст кальцію почав відразу різко змінюватися – утворився певний імпульс, який розповсюджувався від пошкодженої частини по всій рослині. Світіння флуоресцентного сенсора одразу різко стало яскравішим в місці пошкодження, потім згасло і з’явилося вже трохи далі. Через деякий час ця хвиля досягла всіх інших листків.

На відео нижче можна побачити, як від пошкодженої ділянки рослина передає підсвічений сигнал. Швидкість вивантаження складає всього близько міліметра в секунду, що набагато повільніше, ніж у нервових клітин тварин (120 метрів в секунду). Тим не менш, цього цілком достатньо, щоб інші частини рослини встигли запустити процес виробництва захисного механізму. Наприклад, деякі рослини починають виробляти більше хімічно шкідливих речовин, стаючи неїстівними для комах, інші відлякують своїх кривдників різким запахом.

На відео: реакція рослини на пожирання гусеницею.

Що саме підвищує рівень вмісту кальцію в рослині? Автори дослідження вважають, що справа у тій же глутаміновій амінокислоті (глутамат), яку раніше також було виявлено в рослинах. Про це свідчать висновки іншого дослідження, яке проводилося в 2013 році – у рослин, які не мають глутаматних рецепторів не відбувається електричної реакції на загрозу.

На відео: глутамат запускає реакцію.

Новоутворена рана призводить до викиду глутамату. Він приймається рецепторами, які підвищують рівень вмісту кальцію, що в свою чергу призводить до запуску захисної системи, яка в свою чергу намагається вберегти рослину від отримання подальшого пошкодження. І все це відбувається без нейронів. Схоже, що наші зелені друзі набагато складніші і динамічніші, ніж нам здавалося. Вчені додають, що продовжують більш детальне вивчення сигнальної системи рослин і, можливо, знайдуть спосіб керування нею.

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*