Растения имеют аналог нервной системы, как у животных

Международной группа ученых в ходе эксперимента выяснила, что листья растения могут передавать друг другу «сигналы бедствия».

Выводы исследователей опубликовал журнал Science.

У животных раздраженные клетки нервной системы выпускают глутаминовую кислоту, которая создает электрохимический выброс ионов кальция, с помощью которого клетка удаляется от опасной области. В этом процессе участвуют нейромедиаторы — вещества, с помощью которых импульс передается от одного нейрону к другому.

Исследователи из США и Японии выяснили, что у растений имеется очень похожая система.

У травянистого растения резуховидки (Arabidopsis) создали молекулярный сенсор — флуоресцентное вещество, чувствительное к содержанию кальция и позволяющее наблюдать за изменениями его уровня в растении в реальном времени. Чем выше уровень кальция, тем ярче оно светится.

Если оторвать или повредить один листок растения, об этом довольно быстро узнают стебель и другие листья. В ходе эксперимента ученые отрезали от резуховидки один листик и обнаружили, что содержание кальция стало сразу же изменяться — сформировался своего рода импульс, который распространялся от поврежденной части по всему растению. Свечение флуоресцентного сенсора резко стало ярче вблизи «раны», затем угасло и появилось уже немного дальше. Спустя некоторое время эта волна дошла до всех остальных листьев.

На видео ниже можно видеть, как от поврежденного участка растения передается подсвеченный сигнал. Скорость выброса составляет всего около миллиметра в секунду, что гораздо медленнее, чем у нервных клеток животных (120 метров в секунду). Тем не менее, этого вполне достаточно, чтобы остальные части растения успели запустить процесс производства защитных механизмов. Например, одни растения начинают производить больше химически вредных веществ, становясь несъедобными для насекомых, другие отпугивают своих обидчиков резким запахом.

Реакция растения на свое поедание гусеницей:

Что именно повышает уровень содержания кальция в растении? Авторы исследования считают, что все дело в той же глутаминовой аминокислоте (глутамате), которая ранее также была обнаружена в растениях. Об этом также косвенно свидетельствуют выводы другого исследования, проводившегося в 2013 году. В них говорилось, что у растений, не имеющих глутаматных рецепторов не происходит электрической реакции на угрозу.

Глутамат запускает реакцию:

Образовавшаяся рана приводит к выбросу глутамата. Он принимается рецепторами, которые повышают уровень содержания кальция, что в свою очередь приводит к запуску защитной системы, которая в свою очередь пытается уберечь растение от получения дальнейшего повреждения. И все это происходит без нейронов.
Ученые уже думают, как использовать открытие в практических целях.

По материалам Hi-news.