Разгадка формы: как формируется сложная форма клеток растений
Исследователи из Университета Макгилла раскрыли механику и молекулярный механизм, определяющий формирование формы клеток у растений. Это открытие даёт новые подсказки о фундаментальных процессах, управляющих образованием тканей у многоклеточных организмов.
Клетки растений имеют широкий спектр форм и размеров, тесно связанных с функцией конкретной ткани.
Ключевой вопрос: Как возникают такие разные формы? Например, фотосинтезирующая ткань внутри листа имеет губчатую структуру из звездчатых клеток, а внешний слой (эпидермис) — это плоский слой плотно соединённых клеток сложной формы, напоминающей пазл.
Подход: Учёные использовали инженерные принципы и компьютерное моделирование, чтобы смоделировать давления и силы, необходимые для придания клетке определённой формы. Давление в растущей растительной клетке выше, чем в автомобильной шине, что сравнимо с надуванием резинового шара.
Открытие: Результаты моделирования указали на биологические структуры, определяющие форму. Исследования, опубликованные в Cell Reports и Plant Physiology, с использованием клеточной биологии и микроскопии высокого разрешения показали, что ключевую роль играют два хорошо известных вещества:
Механизм: Механика клеток эпидермиса листа оказалась похожей на механику шаров из майлара (лавсана). В отличие от резинового шара, который надувается в сферу, майларовый шар образует складки на швах. Исследователи полагают, что именно такие «складки» в клеточной стенке, обусловленные взаимодействием целлюлозы и пектина, запускают формирование сложного узора, похожего на пазл.
Значение и перспективы: Предполагается, что аналогичные механизмы лежат в основе формирования и других типов клеток растений. Сейчас команда проверяет гипотезу, что сложный узор «кожи» листа эволюционировал для лучшего сопротивления разрушающему механическому стрессу.