Деревья умеют «напрягать мышцы», чтобы исправлять свою форму

Ученые обнаружили у них «полноценную сенсомоторную петлю».

Французские ученые изучили биологический механизм, помогающий деревьям восстанавливать форму. В 2012 году другая группа специалистов показала, что растения, как и животные, способны чувствовать положение и форму собственного тела. Однако до сих пор оставалось неизвестным, как именно этот механизм работает на биологическом уровне.

В ходе эксперимента исследователи поместили молодые тополя в горизонтальное положение. Деревья начали изгибаться вверх, возвращая верхушки к вертикали. Это движение обеспечила натяжная древесина, которая сформировалась на верхней стороне стебля и сработала как мышца, создавая тянущее усилие при сокращении.

Через 10 дней, когда стебли достаточно изогнулись, их перенесли в изолированную установку. Образцы поместили на горизонтальную платформу, вращающуюся вокруг своей оси внутри сферы с равномерным освещением со всех сторон. Это полностью лишило растения возможности ориентироваться по гравитации или направлению света, оставив им только восприятие собственной кривизны.

Фото: Bruno Moulia / INRAE 

В течение следующих нескольких недель стебли постепенно выпрямились. Анализ анатомии древесины показал, что при включении установки образование натяжной древесины на верхней стороне прекратилось. Вместо этого точно такая же древесина сформировалась на противоположной стороне стебля, сработав как мышца-антагонист и создав тянущее усилие в обратном направлении.

Ранее считалось, что натяжная древесина образуется исключительно на верхней стороне стебля для изгиба вверх – например, у основания деревьев на горных склонах.

Эксперимент показал, что мышечный механизм деревьев умеет работать в две стороны: натяжная древесина может не только сгибать стебель, но и выпрямлять его обратно. Этим процессом управляет способность растения чувствовать собственную форму, а сама сборка ткани регулируется внутри клеток.

Исследователи называют обнаруженный механизм «полноценной сенсомоторной петлей»: дерево не просто растет, а чувствует изменения собственной формы и реагирует на них.

Если эта система работает несогласованно, в древесине накапливаются избыточные внутренние напряжения, которые могут ухудшать ее качество. Теперь это открытие можно учитывать при выращивании деревьев и селекции сельскохозяйственных культур.

Это тропическое дерево получает выгоду от ударов молний

Источник