Даже без нервов растения могут «чувствовать», когда начинается и заканчивается прикосновение. Об этом говорит исследование под руководством ученых Вашингтонского государственного университета (WSU). В серии экспериментов отдельные растительные клетки реагировали на прикосновение очень тонкой стеклянной палочки, посылая медленные волны кальциевых сигналов другим растительным клеткам: когда давление ослаблялось, они посылали гораздо более быстрые волны. Ученым, кстати, уже было известно, что растения могут реагировать на прикосновение, однако новая статья показала, что растительные клетки более восприимчивые, чем казалось.
Растения «чувствуют», когда к ним прикасаются! Вот как это возможно
Хотя ученые знали, что растения могут реагировать на прикосновение, новое исследование показало: растительные клетки посылают разные сигналы, когда прикосновение начинается и заканчивается.
Unsplash
Микроскопическое изображение того, что происходит, когда к одной клетке кресс-салата прикасается тонкая стеклянная палочка. Когда прикосновение применяется впервые, клетка посылает медленную сигнальную волну кальция другим клеткам. Когда прикосновение заканчивается, отправляется более быстрая волна /
Живая природа
«Удивительно, насколько чувствительны клетки растений — они могут различать, когда к ним что-то прикасается. Они ощущают давление, а когда оно снимается, они ощущают падение давления», — говорит Майкл Кноблаух, профессор биологических наук WSU. «Удивительно, что растения "чувствуют" совершенно иначе, чем животные, без нервных клеток и на очень тонко». Кноблаух и его коллеги провели серию из 84 экспериментов на 12 растениях, используя кресс-салат и растения табака, которые были специально выведены с включением сенсоров кальция.
Поместив кусочки этих растений под микроскоп, ученые слегка прикоснулись к отдельным растительным клеткам с помощью микроконсоли — крошечной стеклянной палочки размером с человеческий волос. Так, замечено множество сложных реакций в зависимости от силы и продолжительности прикосновения, но примечательней разница между прикосновением и его прекращением.
В течение 30 секунд после прикосновения к клетке исследователи увидели медленные волны ионов кальция, называемые цитозольным кальцием, которые перемещались из этой клетки через соседние растительные клетки, продолжаясь от трех до пяти минут. Удаление прикосновения показало почти мгновенный набор более быстрых волн, которые рассеивались в течение минуты.
Чувствительность растений
Авторы считают, что этот набор волн, вероятно, связан с изменением давления внутри клетки. В отличие от животных клеток с проницаемыми мембранами, растительные клетки также имеют прочные клеточные стенки, которые нелегко пробить, поэтому легкое прикосновение временно повысит 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 же кальциевым волнам.
«Люди и животные чувствуют прикосновение через сенсорные клетки. Механизм у растений, по-видимому, заключается в увеличении или уменьшении внутреннего клеточного давления», — объяснил Майкл Кноблаух. «И не имеет значения, какая это клетка. Нам, людям, могут понадобиться нервные клетки, но у растений это может сделать любая клетка на поверхности». Предыдущие исследования показали, что когда вредитель вроде гусеницы кусает лист растения, он может инициировать защитную реакцию: например, выделение химических веществ, которые делают листья менее вкусными или даже токсичными для вредителя.
Нынешнее исследование позволило различить кальциевые волны между прикосновением и отпусканием, но как именно гены растения реагируют на сигналы, еще неизвестно. По словам Кноблауха, с новыми технологиями, такими как датчики кальция, ученые могут начать распутывать эту тайну. «В будущих исследованиях мы должны запускать сигнал другим способом, чем это делалось раньше, чтобы знать, какой сигнал, если коснуться или отпустить, запускает последующие события», — заключил специалист.