Как известно, у растений нет органов зрения. Но как тогда они узнают, откуда исходит свет? Биологи и инженеры из Лозаннского университета в Швейцарии в результате совместного исследования обнаружили, что светочувствительная растительная ткань использует оптические свойства границы между воздухом и водой для создания светового градиента, который и различают растения. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Определение источника света особенно важно для растений, которые используют эту информацию для позиционирования своих органов. Это явление известно как фототропизм. Данная особенность позволяет растениям улавливать большое количество солнечного света, который затем преобразуется в химическую энергию в процессе фотосинтеза — жизненно важного процесса для продолжения жизни на планете.
Хотя фоторецептор, который запускает механизм фототропизма, давно известен, оптические свойства светочувствительной растительной ткани до сих пор оставались загадкой. И вот теперь команда учёных обнаружила удивительную особенность тканей растений, которая помогает им улавливать сигналы направленного света.
Всё началось с наблюдения за мутировавшими арабидопсисами с прозрачными стеблями. Растения не могли правильно реагировать на свет, и биологи решили сравнить специфические оптические свойства мутантных образцов с образцами дикого типа.
Оказалось, молочный оттенок стеблей молодых дикорастущих растений обусловлен присутствием воздуха в межклеточных каналах. А у растений с мутациями воздух заменён жидкостью, придающей им полупрозрачный вид. Заполненные воздухом каналы помогают светочувствительному стеблю создавать градиент освещенности, который растения могут «считать» и установить источник света. Это явление связано с различными оптическими свойствами воздуха и воды, из которых состоит большая часть живых тканей.
Исследование выявило новый механизм, который помогает растениям «видеть» источника света. Поэтому они располагают листья таким образом, чтобы оптимизировать улавливание света для фотосинтеза. Исследователи также изучили строение межклеточных каналов, которые выполняют целый ряд функций, кроме формирования градиентов освещённости. В частности, они способствуют газообмену, а также позволяют противостоять гипоксии в тканях растений. Однако развитие межклеточных каналов от эмбриональной стадии до стадии взрослого растения всё ещё очень плохо изучено.
