Jeśli jeden liść rośliny jest uszkodzony, sygnały o zagrożeniu są przekazywane do innych jego części poprzez zmianę poziomu wapnia w komórkach.
Kiedy komar gryzie cię w ramię, natychmiast go odgarniasz, starając się nie dopuścić do kolejnego ugryzienia. Rośliny nie mogą tego zrobić, ale, jak odkryli naukowcy, są w stanie ostrzec swoje jeszcze nie zaatakowane części o zbliżającym się zagrożeniu.
Międzynarodowy zespół naukowców z Japonii i Stanów Zjednoczonych udowodnił, że kiedy jakakolwiek część rośliny jest uszkodzona, obecny w niej glutaminian wyzwala w komórkach sygnalizację wapniową. Staje się to rodzajem systemu ostrzegania innych części zakładu o uszkodzeniach. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Science.
Wiadomo, że chociaż rośliny nie mają ośrodkowego układu nerwowego, tak jak zwierzęta, mogą reagować na bodźce i rozprowadzać sygnały elektryczne w całym ciele, przypominające impulsy nerwowe. Fakt, że komórki roślinne są zdolne do generowania sygnału elektrycznego, po raz pierwszy odkrył około sto lat temu indyjski naukowiec Jagadish Chandra Bose.
Co ciekawe, rośliny mogą wykazywać zewnętrzne objawy w odpowiedzi na bodźce. Na przykład zmień orientację w przestrzeni. Zjawisko pochylenia się rośliny w kierunku źródła światła nazywane jest fototropizmem. Jest bardziej znany przykład, kiedy części rośliny reagują na zmiany temperatury: na przykład mimoza, toczące się liście na zimno. Ta reakcja nazywa się termotropizmem.
Naukowcy z Japonii i Stanów Zjednoczonych zbadali wpływ grawitacji na roślinę z rodziny kapustowatych Arabidopsis. Aby dowiedzieć się, jak zmienia się poziom wapnia w komórkach roślinnych w różnych warunkach, naukowcy zaobserwowali znakowane białka, które zmieniają intensywność fluorescencji, gdy zmienia się stężenie wapnia. W trakcie badań przypadkowo odkryto ciekawe zjawisko: gdy część rośliny, na przykład liść, uległa uszkodzeniu, fluorescencyjna poświata rozprzestrzeniła się po pozostałych częściach, wskazując, że zachodzi sygnalizacja wapniowa, czyli sekwencyjna zmiana stężenia wapnia w komórkach. Ten proces jest przedstawiony na poniższym filmie.
Okazało się, że poziom wapnia w komórkach roślinnych reguluje glutaminian - jednocześnie pełni on rolę pobudzającego neuroprzekaźnika w układzie nerwowym zwierząt. Tym samym układy sygnalizacyjne okazały się niewiarygodnie podobne do siebie, chociaż w roślinach sygnały elektryczne poruszają się znacznie wolniej niż impulsy nerwowe. Jednak ta prędkość jest wystarczająca, aby odległe części rośliny miały czas na zwiększenie poziomu hormonów związanych z ochroną. W ten sposób rośliny przygotowują się na przyszłe zagrożenia.
Film promocyjny:
Ksenia Murasheva