Новое исследование предполагает, что растения могут думать

Растения «запоминают» информацию о свете, и определенный тип клеток передает эту информацию, как нервы у животных.

В исследовании, которое было опубликовано в ранней онлайн-версии журнала Plant Cell 16 июля, исследователи обнаружили, что свет, падающий на один лист растения Arabidopsis thaliana, вызывает реакцию всего растения. Реакция продолжалась даже после того, как источник света был удален, предполагая, что растение запомнило световой поток.

«Сигнализация продолжается после выключения света; это укрепляет кратковременную память », — сказал ведущий автор Станислав Карпинский в электронном письме. «Листья способны физиологически« запоминать »различные эпизоды избыточного света и использовать эту сохраненную информацию, например, для улучшения своей акклиматизации и иммунной защиты».

Листья запоминают не только количество, но и качество света, добавил Карпински — световые волны разной длины вызывают разную реакцию, предполагая, что растения используют эту информацию для создания защитных химических реакций, таких как защита от патогенов или производство продуктов питания.

Как сообщает BBC, ученые обнаружили, что свет, падающий на клетку листа, запускал каскад событий, о которых немедленно сообщалось остальной части растения через тип клетки, называемый клеткой оболочки пучка. Эти клетки существуют в каждой части растения.

Карпинский из Варшавского университета естественных наук в Польше измерил электрические сигналы от этих клеток и сравнил их с обнаружением центральной нервной системы растений.

Теренс Мерфи, профессор биологии растений из Калифорнийского университета в Дэвисе, который не принимал участия в исследовании, сказал, что свет на этот первый лист может иметь любое количество эффектов.

«Может быть, лист будет наполнен крахмалом; это окажет реальное влияние на то, как он сообщается через флоэму (сосудистую систему) с другими листьями. Это небезосновательно, что вы можете осветить один лист и повлиять на другие листья », — сказал он.

Хитрость заключается в том, чтобы выяснить, как информируются другие листья — и именно это, по-видимому, было сделано в польском исследовании. По словам Мерфи, клетки оболочки окружают вены в листьях, стеблях и корнях, поэтому разумно думать, что они передают электрический импульс.

Биологи давно знают, что растения могут запоминать — им нужно знать, прошли ли они холодный сезон, прежде чем они смогут прорасти, например, весной. Это не память в том виде, в каком мы ее знаем, а длительное изменение внутренних систем растений, которое вызывает последствия позже.

Более того, ученые уже знают, что растения передают электрические сигналы в ответ на раздражитель, точно так же, как это делают нервы. По словам Мерфи, это легко измерить, используя базовую схему электродов.

Карпински сказал, что световая память представляет собой новый способ для растений реагировать на патогены или болезни — обычно они реагируют прямым контактом с захватчиком.

«Эта информация не станет откровением, пока мы не обнаружим, что листья растений могут запоминать ее в течение нескольких дней и обрабатывать эту запомненную информацию, чтобы (укрепить) свои защитные механизмы против сезонных болезней», — написал он.

Карпинский хорошо известен биологам растений благодаря ранним исследованиям того, как растения реагируют на световой стресс. В предыдущем исследовании он также показал, что химические сигналы могут передаваться через все растения, что позволяет им реагировать на изменения окружающей среды и выжить. Однако понимание механизмов, вызывающих эти сигналы, — новый шаг.

Уильям Джон Лукас, выдающийся профессор биологии растений Калифорнийского университета в Дэвисе и заведующий кафедрой биологии растений, сказал, что система внутренней коммуникации предоставит огромное количество информации различным частям растения.

«Конкретная ткань в растении должна быть способна сигнализировать остальной части растения о том, каковы ее условия, чего следует ожидать», — сказал он. «Если из растения вырастает молодой лист, было бы неплохо, чтобы этот лист знал об условиях, в которых он будет расти».

Лукас изучает, как растения воспринимают небиологическую информацию, такую ​​как вода и свет, и как они передают эту информацию, чтобы все растение знало, при каких ограничениях оно будет расти. Растения не могут переместиться в более солнечное и влажное место, поэтому им нужно максимально использовать окружающую среду.

По словам Лукаса, подключение к их «нервной системе» поможет ученым понять, как они это делают. Эти знания могут привести к появлению оптимизированных продовольственных культур или более выносливых деревьев.

«В растениях нет нейронов, но есть коммуникационная сеть, которую мы не полностью понимаем», — сказал он. «Есть важные выводы для такого рода исследований».