Лиственная социальная сеть: учёные исследуют, как общаются устьица
Для выживания лиственным растениям необходимо поглощать как можно больше углекислого газа через поры в листьях, не теряя при этом воду. Эти поры, известные как устьица, каким-то образом работают сообща, обрабатывая и обмениваясь информацией, необходимой для открытия и закрытия в нужное время, чтобы достичь постоянного оптимального баланса.
Удивительный и загадочный аспект этого процесса заключается в том, что у растений нет центрального процессора, говорит физик из Университета штата Юта Дэвид Пик.
«То, что мы наблюдаем, — это очень примитивная форма интеллекта, — говорит Пик. — Но то, как эти устьица общаются, образуя, по сути, сложную социальную сеть, остаётся загадкой».
Пик и его коллега Кит Мотт, профессор физиологии растений в USU, почти десять лет изучали функцию устьиц в целых листьях, уделяя особое внимание обработке информации. Команда оспорила недавнее исследование о реакции устьиц на лучистую энергию в статье, опубликованной 21 ноября 2011 года в Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Коллеги в научном сообществе выдвинули потенциально революционное предположение, что устьица реагируют на общую поглощённую лучистую энергию, а не только на видимое излучение, — говорит Мотт. — Если бы это было правдой, это означало бы серьёзный отход от общепринятых моделей физиологии растений. Но наши результаты выявили ошибку в этом предположении».
Кроме того, усилия Мотта и Пика по проверке гипотезы привели к «счастливой случайности». Данные и анализ учёных привели к открытию метода точного определения внутренней температуры листа.
«Ранее учёные могли измерить только поверхностную температуру листа, — говорит Пик. — Но небольшая разница между поверхностной и внутренней температурой имеет большое значение для изучения эвапотранспирации. Этот процесс, природный круговорот воды, очень чувствителен к температуре».
Возможность определять внутреннюю температуру листа будет полезна учёным USU в продолжении их исследований. Недавно дуэт получил грант на сумму более $500 000 от Национального научного фонда (NSF) для дальнейших исследований.
«Возможность измерять внутреннюю температуру позволит нам проверять наши теории», — говорит Мотт.
Понимание механизмов коммуникации устьиц важно для изучения того, как растения эволюционируют и адаптируются к окружающей среде — особенно в свете изменения климата. Но это исследование также проливает свет на сложную коллективную динамику всех биологических систем.
«Изучение человеческого мозга сложно из-за его огромной сложности и множества одновременных связей, — говорит Пик. — Изучение более простого организма, например, растения, которое не перемещается, может дать подсказки из эволюционной истории о возникновении интеллекта».