Біологи виявили у рослин аналог нервової системи
Міжнародна група вчених в ході експерименту з'ясувала, що рослини використовують сигнальні молекули, аналогічні тим, що є в нервовій системі тварин. За допомогою цих молекул листя рослини можуть передавати один одному «сигнали лиха», що містять інформацію про небезпеку. Наші зелені друзі не володіють нервовою системою, однак вони безумовно мають щось аналогічне. Висновки дослідників опублікував журнал Science.
У тварин роздратовані клітини нервової системи випускають глутамінову кислоту, яка створює електрохімічний викид 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 з США та Японії з'ясували, що у рослин є дуже схожа система.
Що цікаво, автори дослідження прийшли до даного відкриття випадково, коли вивчали вплив гравітації на зміну рівня вмісту кальцію у трав'янистої рослини резуховидки (Arabidopsis). Один з учених створив молекулярний сенсор - флуоресцентне речовина, чутливе до змісту кальцію і дозволяє спостерігати за змінами його рівня в рослині в реальному часі. Чим вище рівень кальцію, тим яскравіше воно світиться. За допомогою молекулярного сенсора учені 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 сповіщає всі інші, щоб ті запустили захисні механізми. Але ми не знали, що стоїть за цією системою », - пояснює Саймон Гілрой, біолог з університету Вісконсіна в Мадісоне.
Якщо відірвати або пошкодити один листок рослини, про це досить швидко дізнаються стебло і інші листя. В ході експерименту вчені відрізали від резуховидки один листочок і виявили, що вміст кальцію стало відразу ж змінюватися - сформувався свого роду імпульс, який поширювався від пошкодженої частини по всій рослині. Світіння флуоресцентного сенсора різко стало яскравіше поблизу «рани», потім згасло і з'явилося вже трохи далі. Через деякий час ця хвиля дійшла до всіх інших листків.
На відео нижче можна бачити, як від пошкодженої ділянки рослини передається підсвічений сигнал. Швидкість викиду становить всього близько міліметра в секунду, що набагато повільніше, ніж у нервових клітин тварин (120 метрів в секунду). Проте, цього цілком достатньо, щоб інші частини рослини встигли запустити процес виробництва захисних механізмів. Наприклад, одні рослини починають виробляти більше хімічно шкідливих речовин, стаючи неїстівними для комах, інші відлякують своїх кривдників різким запахом.
Реакція рослини на своє з'їдання гусениці
Що саме підвищує рівень вмісту кальцію в рослині? Автори дослідження вважають, що вся справа в тій же глутаміновій амінокислоті (глутамат), яка раніше також була виявлена в рослинах. Про це також побічно свідчать висновки іншого дослідження, що проводилося в 2013 році. У них йшлося про те, що у рослин, які не мають глутаматних рецепторів не відбувається електричної реакції на загрозу.
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 можуть здатися на перший погляд.
Вчені додають, що продовжать більш детально вивчення сигнальної системи у рослин і, можливо, знайдуть спосіб нею керувати.
Також читайте: