Даже без нервов растения могут чувствовать, когда к ним что-то прикасается и когда оно отпускает, показало исследование, проведенное под руководством Вашингтонского государственного университета. В серии экспериментов отдельные растительные клетки реагировали на прикосновение очень тонкой стеклянной палочки, посылая медленные волны кальциевых сигналов другим растительным клеткам, а когда это давление ослаблялось, они посылали гораздо более быстрые волны.

Хотя ученым известно, что растения могут реагировать на прикосновение, это исследование показывает, что растительные клетки посылают разные сигналы, когда прикосновение начинается и заканчивается. «Удивительно, насколько тонко чувствительны клетки растений — они могут различать, когда что-то касается их. Они ощущают давление, а когда его отпускают, они ощущают падение давления», — сказал Майкл Кноблаух, профессор биологических наук WSU и старший автор исследования в журнале Nature Plants. «Удивительно, что растения могут делать это совершенно иначе, чем животные, без нервных клеток и на очень тонком уровне».

Кноблаух и его коллеги провели серию из 84 экспериментов на 12 растениях, используя кресс-салат и растения табака, которые были специально выведены с включением сенсоров кальция, что является относительно новой технологией. Поместив кусочки этих растений под микроскоп, они слегка прикоснулись к отдельным растительным клеткам с помощью микроконсоли, по сути, крошечной стеклянной палочки размером с человеческий волос. Они видели множество сложных реакций в зависимости от силы и продолжительности прикосновения, но разница между прикосновением и его удалением была очевидна.

В течение 30 секунд после прикосновения к клетке исследователи увидели медленные волны ионов кальция, называемые цитозольным кальцием, которые перемещались из этой клетки через соседние растительные клетки, продолжаясь от трех до пяти минут. Удаление прикосновения показало почти мгновенный набор более быстрых волн, которые рассеялись в течение минуты.

Авторы считают, что эти волны, вероятно, связаны с изменением давления внутри клетки. В отличие от животных клеток с проницаемыми мембранами, растительные клетки также имеют прочные клеточные стенки, которые нелегко пробить, поэтому легкое прикосновение временно повысит давление в растительной клетке.

Исследователи проверили теорию давления механически, вставив крошечный стеклянный капиллярный датчик давления в растительную клетку. Увеличение и уменьшение давления внутри клетки приводило к подобным кальциевым волнам, вызываемым началом и прекращением прикосновения.

«Люди и животные чувствуют прикосновение через сенсорные клетки. Механизм у растений, по-видимому, заключается в увеличении или уменьшении внутреннего клеточного давления», — сказал Кноблаух. «И не имеет значения, какая это клетка. Нам, людям, могут понадобиться нервные клетки, но у растений это может сделать любая клетка на поверхности».

Предыдущие исследования показали, что когда вредитель, такой как гусеница, кусает лист растения, он может инициировать защитные реакции растения, такие как выделение химических веществ, которые делают листья менее вкусными или даже токсичными для вредителя. Более раннее исследование также показало, что расчесывание растения вызывает волны кальция, которые активируют различные гены.

Текущее исследование позволило различить кальциевые волны между прикосновением и отпусканием, но как именно гены растения реагируют на эти сигналы, еще неизвестно. По словам Кноблауха, с новыми технологиями, такими как датчики кальция, используемые в этом исследовании, ученые могут начать распутывать эту тайну.

«В будущих исследованиях мы должны запускать сигнал другим способом, чем это делалось раньше, чтобы знать, какой сигнал, если коснуться или отпустить, запускает последующие события», — сказал он.

https://phys.org/news/2023-05-distinguish.html