Клетки растений определяют свою судьбу, прислушиваясь к соседям и оценивая свой размер

Растения растут за счёт углерода, который поглощают через крошечные поры — устьица. Исследователи из Стэнфорда изучают, как формируются эти структуры, чтобы понять рост растений.

ФАКТ: Растения сделаны из воздуха

Для роста растениям необходим углерод, который они получают из углекислого газа воздуха. Они "дышат" этим углеродом через поры, называемые "устьицами" (от греческого "stoma" — "рот"). У большинства растений устьица можно увидеть на нижней стороне листьев.

Профессор биологии Стэнфорда Доминик Бергманн изучает фундаментальные принципы строения растений, исследуя развитие устьиц у таких растений, как Arabidopsis thaliana. Этот невзрачный на вид экземпляр стал биологической звездой. В 2000 году Arabidopsis стал первым растением, чей полный геном был расшифрован. Спустя 22 года это растение снова оказалось в заголовках, когда учёные успешно вырастили его в бедной питательными веществами лунной почве, собранной миссиями "Аполлон".

Сейчас это растение помогает лаборатории Бергманн понять, как клетки растений создаются, поддерживаются и определяют свою судьбу, а также почему одни растения способны процветать в суровом климате, а другие — нет.

Чтобы выяснить, как именно клетки растений делают выбор, команда лаборатории Бергманн изучила, какие системы внутри и вокруг клетки определяют её судьбу во время развития листьев Arabidopsis. Используя компьютерные модели и наблюдение в реальном времени, они обнаружили, что клетки должны "прислушиваться" к своим соседям, а также "оценивать" собственный размер. Всё это вместе определяет, будет ли клетка делиться дальше или нет. Их статья опубликована в журнале Nature Communications.

В настоящее время команда развивает предыдущее исследование, которое выявило белки, действующие как "компасы" и направляющие деление клеток. "У этих компасов двойная роль, — сказал Бергманн. — Они могут указывать направление для всего листа, а также переориентировать компоненты внутри клеток". Благодаря такой переориентации клетки принимают форму, необходимую для формирования устьиц.

Подобные детальные открытия не только углубляют наше понимание фундаментальной природы роста растений. Работа лаборатории Бергманн может помочь в адаптации сельскохозяйственных культур — таких как томаты и злаки — к изменению климата и другим экологическим вызовам.