Ученые выяснили, когда растения начали "чувствовать" гравитацию

Dmitry Kabanov написал(а) к All в Aug 19 08:44:19 по местному времени:

Ученые выяснили, когда растения
начали "чувствовать" гравитацию.

РИА Новости. Первая флора Земли
отрастила корни и начала ощущать
притяжение планеты примерно 500
миллионов лет назад, в конце кембрия,
однако по-настоящему эта способность
развилась у них лишь в начале
каменноугольного периода. К такому выводу
пришли ботаники, опубликовавшие статью в
журнале Nature Communications.

"Природа намного умнее нас и она
может научить нас многому. Теперь мы
начали понимать, что именно нужно
растениям для того, чтобы закрепиться
в почве и достичь нутриентов и воды в
ее глубинных слоях. Это может помочь
нам выяснить, как создать сорта злаков,
способных расти в очень засушливой
местности", - рассказывает Ю-чжу
Чжан (Yuzhou Zhang) из Института
науки и технологий Австрии в
Клостернойбурге.
Как сегодня считают ученые, первые деревья
появились в середине девонского периода,
примерно 400 миллионов лет назад. Их
появление резко изменило облик всей
планеты - сухопутные растения сделали ее
"зеленой", а также породили множество
новых видов животных, в том числе
сухопутных насекомых, и грибков,
питающихся исключительно растительной
биомассой.
То, как выглядели эти первые деревья, пока
остается загадкой для палеонтологов -
известно лишь небольшое число
"окаменелых лесов", особого типа
отложений этого времени, в которых
сохранились полноценные стволы и
корневые системы этих деревьев,
оказавшиеся под землей благодаря
извержениям пепла или лавы.
Их изучение показывает, что флора того
времени были очень причудливыми
объектами - роль листьев у них исполняла
особая фотосинтезирующая кора, а по
внешнему виду они были похожи на
карликовые деревья из современной тундры.
Относительно недавно ученые начали
сомневаться в этой идее. К примеру, три
года назад геологи нашли свидетельства
того, что первые грибы появились на суше
уже 440-460 миллионов лет назад, и они
вряд ли могли бы существовать на суше
сами по себе, без помощи растений или
других источников органики, которой они
должны были питаться.
Год назад генетики и палеонтологи показали,
что растения и мхи должны были выйти на
сушу гораздо раньше, в конце кембрийского
или ордовикского периода, объединив
данные раскопок и результаты сравнения
геномов мхов, папоротников и прочих
"древних" растений.
Подобные открытия, как отмечает Чжан,
заставляют ученых задуматься о том, как
возникли первые сухопутные растения и как
именно они приобрели важнейшую черту
всех современных представителей флоры -
способность "ощущать" притяжение планеты
и отращивать корни.
Ответ на этот вопрос получить очень не
просто, так как в прошлом ученые детально
изучали устройство "датчиков гравитации"
только у цветковых растений, а не их
примитивных родичей и предшественников.
Более того, многие биологи подозревают, что
растения могут иметь не один, а несколько
подобных регуляторов роста корней, большая
часть которых остается неизвестной для нас.
Австрийские исследователи и их коллеги из
Китая заполнили этот пробел и раскрыли
историю эволюции этой ключевой
особенности растений, сравнив то, как
ощущают гравитацию мхи, папоротники,
плауны, водоросли, а также цветковые и
голосеменные растения.
Для этого ученые прорастили семена и
споры всех этих представителей флоры,
дождались появления у них корня, повернули
их на 90 градусов и начали смотреть за тем,
в какую сторону он будет расти. Параллельно
ученые изучали то, как были устроены клетки
их корней и как они реагировали на
внезапную перемену вектора гравитации.
Как оказалось, все сухопутные растения,
кроме мхов, умели ощущать гравитацию,
однако скорость их реакции на подобные
сдвиги сильно различалась. Корни цветковых
и голосеменных растений начинали
поворачивать вниз уже через 4-6 часов
после начала эксперимента, тогда как
папоротники и мхи меняли вектор роста
лишь через несколько дней.
Причина этого скрывалась в различиях в
устройстве клеток корней всех этих
растений. Во всех них присутствовали
особые структуры, так называемые
амилопласты. Они представляют собой
скопления крахмала, чья плотность
несколько выше, чем у окружающей их
цитоплазмы клеток.
Благодаря этому, при наличии гравитации
они будут "тонуть" и падать вниз, что
помогает флоре чувствовать притяжение
Земли и корректировать направление роста
корней, используя особые гормоны-ауксины.
Чжан и его коллеги обнаружили, что
амилопласты были распределены по корням
разных растений неодинаковым образом.
Они присутствовали только в клетках на
кончике корня цветочных и голосеменных
представителей флоры, тогда как у
папоротников и плаунов эти органеллы были
случайным образом разбросаны по всему
организму.
Аналогичные расхождения были характерны
для того, какие клетки производили ауксины
и как они распространялись по корням.
Соответственно, наличие амилопластов
почти у всех представителей сухопутной
флоры говорит о том, что они научились
"чувствовать" гравитацию и отращивать
корни практически сразу после выхода на
сушу. Это произошло, как предполагают
авторы статьи, около 500 миллионов лет
назад.
С другой стороны, различия в поведении и
распределении этих органелл говорят о том,
что полноценная корневая система и
способность ощущать вектор притяжения
появились у представителей флоры
значительно позже, примерно 370
миллионов лет назад. В этот момент
появились предки цветочных и голосеменных
растений, следы чьего успеха можно увидеть
в любом угольном месторождении.
Что именно заставило их приобрести
подобную способность, пока не понятно. Как
надеются ученые, дальнейшие раскопки и
изучение геномов современных растений
позволит им найти ответ на этот вопрос.
Статья опубликована в журнале Nature
Communications
Источник: РИА Новости

http://sci-dig.ru/biology/uchenye-vy...t-gravitaciju/

--- AfterShock/Android 1.6.5