Saknes uz leju, šauj augšup. Bet kā auga zina, kas ir kas? - The-Zinātnes - 2020

Saturs:

Anonim

Kad lavīna saplūst kalnā, dažreiz sākas atklājoša botāniskā eksperimenta atklāšana. Lai gan koki dusmīgā sniega ceļā bieži tiek izvilkti no saknēm un noglabāti nepamatoti lejup, reizēm apgāztie koki tur ātri. Daži šo daļēji augšupvērsto koku saknes izzūd un mirst no iedarbības. Bet daži joprojām ir pieslēgti augsnei. Koks izdzīvo un iet par savu biznesu, lai gan tas ir ļoti neaizskarams. Un gandrīz uzreiz notiek kaut kas aizraujošs.

Apgrieztais koks padara cietu pagriezienu un atkal sāk augt vertikāli. Ja mežā daudzus gadus sastopaties ar šādu koku, šķiet, ka tas būtu kā stādījums, un tā nolēma pievienoties dumpīgam mežonīgam pretkultūrai un tad pēkšņi jauniešiem sapratuši, ka tas ir labāk nopietni apaugies augt un veidot konusus .

Tas, protams, nozīmē, ka koki var sajust smagumu. Un, kā izrādās, var visi augi. Iespējams, jūs nekad neesat uzskatījuši, ka augiem var būt šī maģiskā spēja, bet viņi to dara. Poteļu tomātu augs darīs to pašu, kas priežu, ja tas palicis uz sāniem. Un, ja apgriezts (un sakņojas podiņā, kas nereaģēs uz gravitāciju, nolaižoties uz jūsu apaviem), rūpnīca iegūs pagriezienu.

Lūk, laikietilpīgs piemērs populārai telpaugai, ko sauc Coleus .

Iespējams, vēl pārsteidzošāk, pārorientēti saknes padomi - kas nekad neredz dienas gaismu un ko fiziski ierobežo augsne - arī pēkšņi mainīs virzienu un sāks vēlreiz augt uz Zemes kodolu.

Jūs, iespējams, varētu secināt, ka augi jūt smagumu tikai skatoties uz kokiem, kas aug stāvā nogāzē. Viņi nepaliek perpendikulāri augsnei. Tie aug perpendikulāri debesīm.

Zinātniekiem ir šis fenomens nosaukums: gravitropisms. To trūkums ir pilnīgs paskaidrojums par to, kā tas darbojas. Kā organismā, kas paliek vienā vietā, visa dzīve zina, ka tas ir atcelts, un, kad tik daudz ir noskaidrots, kā tas zina, kāds ir jaunais ceļš? Kad tā zina, kurš ceļš ir beidzies, kā tas notiek, lai padarītu to grūti?

Neatkarīgi no tā, kādas idejas jums varētu būt par šo tēmu, ir jāapmierina arī šis pārsteidzošs fakts: ja jūs iekārta novietosiet uz sāniem uz mašīnas, kas to rotē kā cūkas uz spraugas, augs neuzņems grūtu pagriezienu pret kosmosu. Tā vietā tā turpinās augt horizontāli, it kā tai nebūtu spējas vispār uztvert gravitāciju.

Zinātnieki šo jautājumu ir pētījuši ilgu laiku, un viņi ir pārliecināti, ka viņi zina atbildi uz pirmā jautājuma daļu: kā augi zina, kurš ceļš ir beidzies.

Augi jūt smagumu, būtībā, kā sniega globuss dara. Viltus sniega vietā viņi izmanto daļiņas, ko sauc par statolītiem. Skuju kokos un ziedošajos augos statolīti ir pārtikas uzglabāšanas kuģi, ko sauc par amiloplastiem. Šajos granulos augi sintezē un uzglabā cieti (glikozes polimērus, kas ražo zaļās daļas no gaismas, ūdens un oglekļa dioksīda). Kopējā pupiņu amiloplastos cietes granulas atgādina dažādu izmēru kokvilnas bumbiņas, kas iepildītas balonā. Lai gan amiloplasti parasti ir balti, šajā burkānu saknes amiloplastos šķiet pigmentēti - varbūt tie ir iekrāsoti:

No Blancaflor 2012, botānikas amerikāņu Jounal 100: 1 143-152. Noklikšķiniet uz saites, lai iegūtu saiti.

Normālos apstākļos amiloplasti neko vairāk nekā tikai sēž uz īpašu gravitācijas sensoru šūnu pamatnes sakņu vāciņu centrālajā kolonnā (columella) un dzinumos blakus asinsvadu saišķiem, kas pārvadā ūdeni un cukuru. Kad augs tiek nojaukts, amiloplasts slīd no tā, kas nesen bija šūnas apakšā, uz iepriekš vertikālo sienu, kā jūs varat redzēt iepriekš.

Tas ir, ja lietas kļūst izplūdušas. Kaut kā šī kustība tiek uztverta un izdalīta uz šūnām, kas izdalās augšanas regulējošo augu hormona auksīnu jaunajās sakņu apakšējās malās. Hormonam ir pretēja ietekme abās vietās, izraisot augšanas nomākumu sakņu apakšpusē un augšanas uzlabošanos dzinumu apakšpusē. Rezultātā saknes novirzās uz zemes; dzinumi griežas debesīs. Kad sakņu vai šaušanas reorients, amiloplasts slīd uz leju to sākotnējā stāvoklī un atjaunojas auksīna līdzsvars.

Īpaši aizraujoši ir tas, kā augstāku augu jutīguma smagums ir tāds, ka bruto mehānisms nav tik atšķirīgs no mūsu pašu. Augi un dzīvnieki ir neatkarīgi izstrādājuši līdzīgus risinājumus kopējai problēmai. To sauc par konverģentu evolūciju, un tas notiek diezgan daudz uz Zemes.

Jūsu iekšējās auss vestibilā ir divas kameras, ko sauc par utriculus un sacculus. Šļūteņu šūnas ar jutekļu matiņiem. Matiņi savukārt ir iestrādāti želatīnās. Un sēžot virsū, ir daudzšķautņaini kalcija karbonāta kristāli, ko sauc par otolītiem.

Otolīti, piemēram, amiloplasti, pārvietojas. Kad jūs noliecaties uz priekšu, viņi slīd, velk ar matiņiem un matiem, kā jūs varat redzēt šeit. Matu izkrišana izraisa signālus jūsu smadzenēm, kas tiek atbilstoši interpretētas. Vēlreiz sedimentējošās daļiņas ir gravitācijas sensors.

Bet augos sensori un efektori nav savienoti ar ērtām smadzenēm. Faktiski, kā tie ir saistīti, īpaši mulsinoši, jo uztveršana un fiziskā reakcija bieži tiek atdalīta ar taisnīgu attālumu:

No Blancaflor 2012, botānikas amerikāņu Jounal 100: 1 143-152. Noklikšķiniet uz saites, lai iegūtu saiti.

Attālums var būt līdz dažiem milimetriem. Šo problēmu varat redzēt šeit.

Zinātnieki nav pārliecināti par to, kā amiloplastu radītais signāls sasniedz šūnas, kas rada auksīnu. Nesenais Elisona Blancaflora pārskata raksts American Journal of Botany izgaismoti eksperimenti, kas ir snieguši dažus norādījumus par to, kā augi pārvērš krītošās amiloplastus straujās ekstremitātēs.

Agrīnās teorijas koncentrējās uz aktīnu - šūnu skeleta daļu, kas veido plānas šķiedras, ko sauc par mikrofilamentiem, jo ​​šīs šķiedras atbalsta un pārbauda visas šūnas daļas un bieži pārraida informāciju. Ja amiloplastus pēkšņi pārgāja, šķiet, ka citozkelets būs labā stāvoklī, lai to pamanītu.

Sākotnēji zinātnieki domāja, ka aktīns var tieši sajust un krīt statolītu spēku. Bet, tuvāk pārbaudot, radās problēma: saknēm, ķimikālijām pārtraukt Aktīna mikrošķiedras nostiprinājušās - ne mitrinātas - augu gravitācijas sajūtas. Arī citos eksperimentos pilnībā attīstīta citoskeleta trūkums atbilstošajās sakņu šūnās neietekmēja gravitācijas sajūtu. Kā tas varētu būt, ja aktīns tieši jutās pret amiloplastu kustībām?

Aktīns joprojām varētu būt iesaistīts gravitācijas noteikšanā, ja tā ir nomāc to norāda fakts, ka aktīna mainīšana vispār ietekmēja gravitācijas sajūtu. Eksperimenti tika pārskatīti Botānikas žurnāls liek domāt, ka aktīna mikrošķiedras var veidot sietveida tīklu, kas regulē to, cik viegli amiloplastus pārvietojas. Viņi varētu arī regulēt gravitācijas noteikšanu, ja tie saistās vai palīdz pacelt amiloplastus no šūnas grīdas, jo to, cik grūti amiloplastus nospiež viņu substrāts, šķiet, korelē ar gravitācijas reakcijas stiprumu.

Tomēr dīvaini eksperimenti ar aļģēm saucas Chara ir pierādījuši, ka vismaz šajā rūpnīcā faktiskais statolītu svars ir ne ko šūnas izmanto, lai novērtētu smagumu.

In Chara , gravitācijas noteikšana un augšanas reakcija notiek vienādās šūnās auga sakņu līdzīgās struktūrās. Chara izmanto vēl trešo smago daļiņu, lai jutību uztvertu: ūdenī, kas pildīta ar augsta blīvuma ķīmisko bārija sulfātu. Kāds interesē, kā Chara izjūt gravitāciju nolēma sūtīt dažus uz prieku braucot ar vomena Comet - lidmašīnu, kas ir populāra ar astronautu praktikantiem un Stephen Hawking, kas lido augstas amplitūdas viļņos, radot svara bezdarbības pieredzi.

Viņi atklāja, ka tad, kad funkcionāli svarīgs, gravitācijas sajūta joprojām strādāja Chara tik ilgi, cik statolīti joprojām fiziski pieskārās šūnas plazmas membrānai . Pētnieki norādīja, ka tas ir fizisks kontakts ar membrānu, nevis spiediens, ko rada statolīta svars, kas izraisa gravitācijas sajūtu. Var būt amiloplastu virsmas ekspresija, kas saistās ar receptoru šūnas grīdā. Jo vairāk amiloplasts nospiež uz membrānas, jo vairāk proteīnu nonāk saskarē ar receptoriem, un jo spēcīgāka ir gravitācijas uztvere. Skaidrs, ka mums vēl ir daudz ko uzzināt par to, kā augi pārraida amiloplastu gravitācijas signālus auksīna veidojošām šūnām tālu no tās.

Atgriezīsimies pie mūsu auga-a-a-spit puzzle. Tagad jūs varat saprast, kāpēc augs darbojas kā tad, ja tas nezina no augšas: kā augs tiek lēnām pagriezts, tāpat arī amiloplasti, piemēram, akmeņi tumblerī. Rezultāts ir nepārtraukti mainīgs augšanas virziena signāls, jo tie secīgi stimulē visas šūnas puses. Šo daudzvirzienu vektoru summa ir nulle. Uz rūpnīcu ziņojums ir skaidrs: pilnīgs ātrums uz priekšu.

videovideo

Izteiktie viedokļi ir autora (-u) viedokļi, un tie nav obligāti.