Наука весны: внутренние часы растений

Как раз в то время, когда птицам пора начинать чирикать, а пчелам жужжать, цветы и деревья каким-то образом знают, что почки на их ветках должны набухнуть, а цветочки раскрыться. Но точный способ, как растения получают «звоночек» о пробуждении после зимнего сна, до недавнего времени был чем-то вроде загадки.

«Зачем деревьям волноваться? Общий ответ на этот вопрос таков: есть много ситуаций, когда не следует развиваться до наступления весны, - говорит Ричард Амазино, профессор биохимии Университета Висконсин-Мэдисон. – Деревья хотят убедиться, что их почки защищены до начала весны».

Сибум Сунг, молекулярный биолог из Техасского университета в Остине, имеет предположение, как эта защитная функция работает на клеточном уровне. Он обнаружил особенную молекулу в растениях, которая дает им удивительную способность начинать зимний режим и расцветать по расписанию весной.

Изучая ДНК маленького, похожего на капусту растения под названием арабидопсис, Сунг и его коллеги обнаружили, что производство специальной молекулы может быть активизировано или остановлено цепочкой генетического материала. Когда растение готовится к зиме, эта молекула не производится, подавляя способность создавать цветы. Но через 20 дней стабильно холодной погоды производство молекулы возобновляется, давая сигнал другому гену прекратить подавление цветения и начать готовиться к весне. Растению нужно еще 10-20 дней для подготовки к более теплой температуре. Если не пройдет 20 дней холодной погоды, молекула не будет производиться, даже если будет краткое повышение показателей термометра.

Сунг предположил, что за миллионы лет эволюции эта молекула, названная COLDAIR, создала что-то вроде клеточной памяти у поколений растений, что позволяет им знать, что месяц зимы пришел и закончился, и теперь они могут начать готовиться к весне.

Конечно, загадки остаются. Сунг признает, что его команда продолжает работать над вопросом, как растения знают, что температура оставалась низкой на протяжении 20 дней. По его словам, ученые знают, что холод создает определенное влияние, но как именно – неизвестно.

«Генетические цепочки различны для каждого вида растений, - объясняет Амазино, – но тип памяти-будильника одинаковый. Причиной может быть ранняя эволюция растений. Цветущие растения эволюционировали и изменились 150 миллионов лет назад, когда Земля была совсем другой. В то время наша планета была значительно теплее, а Атлантический океан еще не существовал. Таким образом, растениям со сравнительно недавнего времени приходится сражаться с зимой».

Виды реакций, которые растения развили в ответ на холод в течение последних ста миллионов лет, возникли независимо, и это одна из причин, почему разные растения имеют уникальные системы для решения проблемы зимнего времени. Одной из целей исследования растений в будущем является выяснить, как эти системы эволюционировали у разных видов растений.

Когда климат планеты меняется быстрее, растениям может быть сложно придерживаться высоких темпов. Например, в случае наступления ранней весны растения, которые раскрываются раньше, могут «разминуться» с насекомыми-опылителями. Для растений этой станет катастрофой, так как его цветки просто замерзнут.

Но пока есть зима, природа и далее будет устанавливать будильник на весеннее время, и растения продолжат просыпаться вовремя.

Источник: Рhysorg

• < Обезьяны не перестают удивлять ученых и… самих себя
• Морские бактерии Crocosphaera watsonii – экономия железа для жизни в океане >

Комментарии: