Шведские биологи из Лундского университета выяснили, как именно растения распознают механическое воздействие и реагируют на него. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Communications, раскрывают молекулярный путь, который за считанные секунды запускает масштабные изменения в генах и росте флоры.
Растения не могут убежать от сильного ветра, дождя или травоядных животных, поэтому им жизненно важно отслеживать обстановку и вовремя приспосабливаться. Уже более 25 лет науке известно, что при физическом контакте внутри клеток активируются МАП-киназы — особые ферменты, передающие сигналы. Однако что именно служит триггером для их активации и как этот процесс связан с дальнейшим развитием организма, оставалось загадкой. Чтобы найти ответ, исследователи подвергали резуховидку Таля (мелкий сорняк из семейства капустных) различным касаниям и проанализировали происходящие изменения.
Выяснилось, что любое внешнее воздействие запускает строгую последовательность из трех групп белков. Эта сигнальная цепочка активируется менее чем за минуту. Работая по принципу водопада, ферменты стремительно передают импульс от клетки к клетке. В результате сигнал управляет активностью сотен генов, заставляя растение менять свою форму, замедлять рост и активнее защищаться от внешних угроз.
В биологии способность менять форму под влиянием постоянных раздражителей называется тигмоморфогенезом. Благодаря этому механизму регулярный ветер делает стебли более толстыми и короткими, чтобы избежать ломки. Понимание этих внутриклеточных процессов открывает новые перспективы для сельского хозяйства. Например, контролируемое прикатывание злаков создаёт дозированный механический стресс, в ответ на который посевы развивают более глубокие корни, что снижает полегание и помогает им добывать влагу при засухе.
Ранее биологи создали инструмент для прогнозирования судьбы стволовых клеток.