Вчені уперше записали розмову між рослинами на відео — про що вони говорять

Те, що рослини дійсно вміють спілкуватися між собою, вчені встановили ще у 80-х роках минулого століття. Однак процеси цього спілкування довгий час залишалися загадкою. Виявилося, що рослини оточені тонким туманом сполук, який не здатне помітити людське око. Ці сполуки рослини використовують для спілкування та захисту. Подібно до запахів, невидимий туман відлякує голодних травоїдних тварин і попереджає сусідні рослини про небезпеку.

У новому дослідженні, опублікованому в журналі Nature Communications, команда японських дослідників у режимі реального часу записала спілкування рослин, щоб зрозуміти, як вони отримують і реагують на повідомлення про небезпеку, пише IFLScience.

Що треба знати про "туман сполук" над рослинами

Коли рослину пошкоджує тварина або необережний турист, виділяються леткі органічні сполуки, скорочено ЛОС. Рослини, що перебувають поблизу атакованої, отримують ці ЛОС, які діють як тригер для неушкоджених рослин, щоб активізувати свій захист.

Відомо, що понад 30 різних видів рослин спілкуються таким чином, однак те, що відбувається в рослинах на молекулярному рівні, залишалося погано зрозумілим.

Нове дослідження вчених — що вдалося дізнатися

Тож, щоб знайти відповіді на свої запитання, молекулярні біологи з Університету Сайтама в Японії вирішили провести ряд важливих експериментів. 

Перше, вони генетично змінили рослини, наділивши їх клітини біосенсором, що флуоресціював зеленим. Це дозволило спостерігати, за тим, що відбувається всередині рослини, за допомогою флуоресцентного мікроскопу.

Далі вони зібрали ЛОС, які виділяють пошкоджені комахами рослини, та перенесли їх на непошкоджених сусідів. 

"Ми сконструювали обладнання для перекачування ЛОС, що викидаються з рослин, якими живляться гусениці, на непошкоджені сусідні рослини та об’єднали його з системою флуоресцентної візуалізації в реальному часі. Ця інноваційна установка візуалізувала спалахи флуоресценції, що поширюються в рослині гірчиці Arabidopsis thaliana після впливу ЛОС, що виділяються з пошкодженої комахами рослини", — розповіли дослідники.

Як ви можете бачити на відео нижче, непошкоджені рослини голосно й чітко отримували повідомлення від своїх постраждалих сусідів, реагуючи спалахами кальцієвих сигналів, які брижі розповсюджувалися по їх розпростертих листках.

Аналізуючи повітряні сполуки, дослідники виявили, що дві сполуки під назвою Z-3-HAL і E-2-HAL індукують кальцієві сигнали в Arabidopsis. Варто відзначити, що передача сигналів кальцію також використовується клітинами людини для спілкування.

Команда виявила, що як ЛОС, що вивільняються з листя, яким ласували гусениці, так і ЛОС, що вивільняються листям, штучно розбитим командою, викликають зміни Ca2+ у найближчих непошкоджених рослинах.

Також вдалося з'ясувати, які клітини першими реагують на сигнали небезпеки. Це відбувається винятково у клитинах:

• замикальних — це бобовидні клітини на поверхні рослин, із яких утворюються продихи, іншими словами — пори. Вони відкриваються, коли рослини викидають в атмосферу CO2;
• мезофільних — це внутрішня тканина листя;
• епідермальних — це зовнішній шар або шкірка листя рослин.

Під впливом сполуки Z-3-HAL замикальні клітини рослини генерували сигнали кальцію впродовж хвилини, після чого клітини мезофіла вловлювали повідомлення.

Попередня обробка рослин фітогормоном, який закриває продихи, значно знизила передачу сигналів кальцію, а це означає, що продихи працюють як "ніздрі" рослин.

"Ми нарешті розкрили складну історію про те, коли, де і як рослини реагують на "попереджувальні повідомлення", що передаються повітрям, від своїх сусідів, які у небезпеці. Ця ефірна мережа зв'язку, прихована від нашого погляду, відіграє ключову роль у своєчасному захисті "сусідів" від неминучих загроз", — зазначили дослідники.

Раніше ми розповідали, дослідники з Тель-Авівського університету у масштабному експерименті довели, що рослини вміють розмовляти та кричати від болю. 

Нагадаємо, ми писали, дослідникам вдалося розробити спосіб імітації фотосинтезу, не використовуючи рослини, щоб забезпечити марсіанські колонії киснем. 

Також ми публікували дивовижні кадри, який вигляд має канабіс під мікроскопом.