Корни растений растут как буравчик: открытие на стыке ботаники и онкологии

Впервые в мире с разрешением на уровне одной клетки показано, что корень растения растет, совершая винтовое движение — подобно буравчику, ввинчивающемуся в стену. Это открытие сделали исследователи из Тель-Авивского университета, адаптировав для изучения корней растений вычислительную модель, изначально созданную для исследования раковых клеток.

Ключевые детали исследования:

  • Модельный организм: Растение Arabidopsis.
  • Метод: Ядра клеток корня пометили флуоресцентным белком и наблюдали за их ростом и движением под мощным микроскопом (около 1000 клеток на запись).
  • Гормон-регулятор: Изучалось влияние гормона ауксина, который контролирует рост растений. Ученые создали генетическую систему для включения/выключения производства ауксина в определенных типах клеток.
  • Анализ данных: Для обработки огромного массива 4D-видеоданных (три пространственных измерения + время) использовали вычислительные инструменты из лаборатории онкологических исследований.
  • Результат: Удалось впервые увидеть и точно измерить винтовое движение корня, а также количественно оценить около 30 параметров роста (ускорение, длина, координация между клетками и др.) для каждой из тысяч клеток кончика корня. Установлено, что ауксин контролирует этот процесс «ввинчивания».

Значение и перспективы:

  • Для ботаники: Вычислительные инструменты из онкологии позволили впервые с высокой точностью измерить кинетику роста растений на уровне одной клетки, что значительно продвигает исследования в области сельского хозяйства и продовольственной безопасности.
  • Для онкологии: Наблюдения за корнями растений натолкнули ученых на гипотезу, что раковые клетки также могут использовать спиральное движение для проникновения в здоровые ткани или образования метастазов. Эта возможность сейчас изучается.

Справочная информация:

Исследование провели профессора Эйлон Шани (Школа наук о растениях) и Илан Царфати (кафедра клинической микробиологии и иммунологии) с коллегами из США, Австрии и Китая. Статья опубликована в марте 2021 года в журнале Nature Communications.