Клетки растений могут ощущать прикосновение

Заполните форму ниже, и мы вышлем вам PDF-версию книги «Клетки растений могут ощущать прикосновение».

Заполните форму ниже, чтобы разблокировать доступ ко ВСЕМ аудиостатьям.

Исследование, проведенное Университетом штата Вашингтон, показало, что даже без нервов растения могут чувствовать, когда что-то касается их и отпускает.

В серии экспериментов отдельные растительные клетки реагировали на прикосновение очень тонкой стеклянной палочки, посылая медленные волны сигналов кальция другим растительным клеткам, а когда это давление ослаблялось, они посылали гораздо более быстрые волны. Хотя ученым известно, что растения могут реагировать на прикосновение, это исследование показывает, что растительные клетки посылают разные сигналы, когда прикосновение начинается и заканчивается.

«Совершенно удивительно, насколько чувствительны растительные клетки — они могут различать, когда к ним что-то прикасается. Они чувствуют давление, а когда оно высвобождается, они чувствуют падение давления», — сказал Майкл Кноблаух, профессор биологических наук WSU и старший автор исследования в журнале Nature Plants. «Удивительно, что растения могут делать это совершенно иначе, чем животные, без нервных клеток и на очень тонком уровне».

Подпишитесь на ежедневный информационный бюллетень Technology Networks, чтобы каждый день доставлять последние научные новости прямо на ваш почтовый ящик.

Кноблаух и его коллеги провели серию из 84 экспериментов на 12 растениях, используя кресс-салат и растения табака, которые были специально выведены с использованием датчиков кальция — относительно новой технологии. Поместив кусочки этих растений под микроскоп, они слегка прикоснулись к отдельным растительным клеткам с помощью микрокантилевера, по сути, крошечного стеклянного стержня размером с человеческий волос. Они видели множество сложных реакций, зависящих от силы и продолжительности прикосновения, но разница между прикосновением и его удалением была очевидна.

В течение 30 секунд после прикосновения к клетке исследователи увидели медленные волны ионов кальция, называемых цитозольным кальцием, которые перемещались из этой клетки через соседние растительные клетки и продолжались от трех до пяти минут. Удаление прикосновения показало почти мгновенный набор более быстрых волн, которые рассеялись в течение минуты.

Авторы полагают, что эти волны, вероятно, связаны с изменением давления внутри клетки. В отличие от клеток животных с проницаемыми мембранами, клетки растений также имеют прочные клеточные стенки, которые нелегко сломать, поэтому даже легкое прикосновение временно увеличивает 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 аналогичным волнам кальция, вызываемым началом и окончанием прикосновения.

«Люди и животные ощущают прикосновение через сенсорные клетки. Механизм у растений, по-видимому, заключается в увеличении или уменьшении внутреннего давления клеток», — сказал 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 такой вредитель, как гусеница, кусает лист растения, он может инициировать защитные реакции растения, такие как выделение химических веществ, которые делают листья менее вкусными или даже токсичными для вредителя. Более раннее исследование также показало, что чистка растения вызывает волны кальция, которые активируют различные гены.

Текущее исследование позволило различить кальциевые волны между прикосновением и отпусканием, но как именно гены растения реагируют на эти сигналы, еще предстоит выяснить. По словам Кноблауха, благодаря новым технологиям, таким как датчики кальция, использованным в этом исследовании, ученые могут начать разгадывать эту тайну.

«В будущих исследованиях нам придется запускать сигнал другим способом, чем это делалось раньше, чтобы знать, какой сигнал, будь то прикосновение или отпускание, запускает последующие события», — сказал он.

Ссылка: Хауэлл А.Х., Фёлкнер С., МакГриви П. и др. Клетки тротуара отличают прикосновение от отпускания. Нат Растения. 2023. doi: 10.1038/s41477-023-01418-9