На видео вы можете наблюдать голодную гусеницу, которая сначала ест лист по краям, затем, приближающуюся к основанию листа и, с последним укусом, отрывающую его от остальной части растения. В течение нескольких секунд, флуоресцентный свет окрашивает другие листья, подавая сигнал о том, что они должны подготовиться к будущим атакам гусеницы или ее родственников.

Этот флуоресцентный свет отслеживает кальций, когда он проходит через ткани растения, обеспечивая электрический и химический сигнал угрозы. В более чем дюжине видеороликов, подобных этому, профессор ботаники Университета Висконсина Саймон Гилрой и его лаборатория показывают, как глутамат — обильный нейромедиатор у животных — активирует эту волну кальция, когда растение ранено. Видео обеспечивают самый лучший взгляд на систему коммуникации внутри растений, которая обычно спрятана от взгляда. Исследование опубликовано в журнале Science.

«Мы знаем, что есть внутренняя сигнальная система, и если вы раните растение в одном месте, остальная часть запускает свои защитные реакции, включая перемещение электрического сигнала», — говорит Гилрой. «Но мы не знали, что стоит за этой системой.»

Кальций был одним из кандидатов на проводника сигналов. Присутствующий везде в клетках, кальций часто выступает в качестве сигнала об изменении окружающей среды. А поскольку кальций несет заряд, он также может генерировать электрический сигнал. Но кальций эфемерен, и наблюдать за ним сложно. Исследователям нужен был способ увидеть кальций в реальном времени.

  Цветы, которые дают нам шоколад, очень трудно опылять

Поэтому ученые разработали растения, которые показали кальций в совершенно новом свете. Растения производят белок, который флуоресцирует вокруг кальция, позволяя исследователям отслеживать его присутствие и концентрацию.

В ответ на каждый вид ущерба видео показывает, что растения «загораются», когда кальций движется от места повреждения к другим листьям. Сигнал двигался быстро, около одного миллиметра в секунду. Это всего лишь небольшая часть скорости нервных импульсов животных, но в мире растений она молниеносна — достаточно быстро, чтобы передать сигнал на другие листья.

Потребовалось всего несколько минут для того, чтобы сигнал был принят в отдаленных листьях. Эти защитные механизмы помогают подготовить растение к будущим угрозам, например, путем увеличения уровня вредных химических веществ для предотвращения нападения хищников.

Предыдущие исследования швейцарского ученого Теда Фармера показали, что связанные с защитой электрические сигналы зависят от рецепторов глутамата, аминокислоты, которая является основным нейромедиатором у животных, а также распространена в растениях. Фармер показал, что те растения, у которых отсутствуют рецепторы глутамата, также потеряли свою электрическую реакцию на угрозы.

Источник: ab-news.ru