Растения могут сказать время даже без мозга и вот как

Растения могут сказать время даже без мозга, и вот как
Есть время? Самер Мишра / Shutterstock

Любой, кто путешествовал по нескольким часовым поясам и пострадал биоритма поймет, насколько сильны наши биологические часы, Фактически, каждая клетка в организме человека имеет свои собственные молекулярные часы, которые способны генерировать ежедневное увеличение и уменьшение количества многих белков, которые организм вырабатывает в течение цикла 24-часа. Мозг содержит главные часы, которые синхронизируют остальную часть тела, используя световые сигналы от глаз, чтобы не отставать от окружающей среды

Растения имеют схожие циркадные ритмы, которые помогают им определить время суток, подготавливая растения к фотосинтезу до рассвета, включение теплозащитных механизмов перед самой жаркой частью дня и производя нектар, когда опылители чаще всего посещают. И точно так же, как у людей, каждая клетка растения имеет свои часы.

Растения могут сказать время даже без мозга, и вот как
Наши глаза и мозг полагаются на солнечный свет, чтобы координировать деятельность в организме в зависимости от времени суток. Yomogi1 / Shutterstock

Но в отличие от людей, у растений нет мозга, чтобы синхронизировать их часы. Так как растения координируют свои клеточные ритмы? наш новые исследования показывает, что все клетки растения частично координируются через то, что называется локальной самоорганизацией. Это эффективно, растительные клетки сообщают свое время с соседними клетками, аналогично тому, как стаи рыб и стаи птиц координировать свои движения, взаимодействуя со своими соседями.

Прошлое исследование Установлено, что время на часах отличается в разных частях растения. Эти различия могут быть обнаружены путем измерения времени ежедневных пиков в производстве белка часов в разных органах. Эти белки часов генерируют колебания 24-часа в биологических процессах.

Например, белки часов активируют производство других белков, которые отвечают за фотосинтез в листьях незадолго до рассвета. Мы решили проверить часы на всех основных органах растения, чтобы помочь нам понять, как растения координируют свое время, чтобы поддерживать гармонию всего растения.

Что делает растения клещами

Мы нашли, что в кале (Arabidopsis thaliana) саженцы, количество часов пик белков в разное время в каждом органе. Органы, такие как листья, корни и стебли, получают различные сигналы от своей локальной микросреды, такие как свет и температура, и используют эту информацию, чтобы независимо устанавливать свой собственный темп.


Получите последние новости от InnerSelf


Если ритмы в разных органах не синхронизированы, страдают ли растения от некой внутренней реактивной задержки? Хотя отдельные часы в разных органах достигают пика в разное время, это не привело к полному хаосу. Удивительно, но клетки начали формировать пространственные волновые структуры, где соседние клетки немного отстают во времени друг от друга. Это немного похоже на стадион или «мексиканскую» волну спортивных болельщиков, стоящих за людьми рядом с ними, чтобы создать волнообразное движение в толпе.

Растения могут сказать время даже без мозга, и вот как
Растительные клетки общаются между соседями, чтобы координировать время. Джеймс Локк, Автор предоставлен

Наша работа показывает, что эти волны возникают из-за различий между органами, когда клетки начинают общаться. Когда количество синхронизирующих белков в одной клетке достигает пика, клетка сообщает об этом своим более медленным соседям, которые следуют примеру первой клетки и также производят больше синхронизирующих белков. Эти клетки затем делают то же самое со своими соседями и так далее. Такие закономерности можно наблюдать в других местах на природе. Некоторые виды светлячков образуют пространственные волновые структуры, когда они синхронизировать их вспышки со своими соседями.

Местное принятие решений клетками в сочетании с передачей сигналов между ними может быть тем, как растения принимают решения без мозга. Это позволяет клеткам в разных частях растения принимать разные решения о том, как расти. Клетки в побеге и корне могут отдельно оптимизировать рост в соответствии с их местными условиями. Побег может наклоняться туда, где свету ничто не препятствует, а корни могут расти к воде или почве, богатой питательными веществами. Это также может позволить растениям пережить потерю органов через повреждение или быть съеденным травоядным животным.

Это может объяснить, как растения могут постоянно адаптировать свой рост и развитие, чтобы справляться с изменениями в окружающей среде, которые ученые называют «пластичностью». Понимание того, как растения принимают решения, не просто интересно, оно поможет ученым вырастить новые сорта растений, которые могут реагировать на их все более изменчивую среду с изменением климата.Беседа

Об авторах

Марк Гринвуд, доктор философии в области клеточной биологии, Кембриджский университет и Джеймс Лок, руководитель исследовательской группы по системной биологии, Кембриджский университет

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

ИНГ

enafarZH-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

Следуйте за InnerSelf

facebook-значокTwitter-значокНовости-значок

Получить последнее по электронной почте

{Emailcloak = выкл}

ВНУТРЕННИЕ ГОЛОСЫ

САМОЕ ЧИТАЕМОЕ