Het u die tyd? Same mishra / Shutterstock
Enigiemand wat oor verskeie tydsones gereis het en gely het vlugvoosheid sal verstaan hoe kragtig ons biologiese horlosies is. In werklikheid het elke sel in die menslike liggaam sy eie molekulêre klok wat in staat is om daagliks 'n toename en daling in die aantal proteïene te produseer wat die liggaam produseer gedurende 'n 24-uur siklus. Die brein bevat 'n meesterklok wat die res van die liggaam sinchroniseer deur gebruik te maak ligseine van die oë af om betyds met die omgewing te hou.
Plante het soortgelyke sirkadiese ritmes wat hulle help om die tyd van die dag te vertel en plante voor die dagbreek voor te berei vir fotosintese, die hitte-beskermingsmeganismes aanskakel voor die warmste deel van die dag, en nektar produseer wanneer bestuiwers waarskynlik besoek. En net soos by mense, lyk dit asof elke sel in die plant sy eie horlosie het.
Ons oë en brein vertrou op sonlig om aktiwiteite in die liggaam te koördineer volgens die tyd van die dag. Yomogi1 / Shutter
Maar anders as mense, het plante nie 'n brein om hul horlosies gesinchroniseer te hou nie. Hoe koördineer plante hul sellulêre ritmes? ons nuwe navorsing toon aan dat al die selle in die plant deels gekoördineer word deur iets wat plaaslike selforganisasie genoem word. Dit is effektief die plantselle wat hul tydsberekening met naburige selle kommunikeer, op dieselfde manier as hoe skole van vis en troppe voëls koördineer hul bewegings deur interaksie met hul bure.
Vorige navorsing gevind dat die tyd van die klok in verskillende dele van 'n plant verskil. Hierdie verskille kan opgespoor word deur die tydsberekening van die daaglikse pieke in die produksie van klokproteïene in die verskillende organe te meet. Hierdie klokproteïene genereer die 24-uur ossillasies in biologiese prosesse.
Byvoorbeeld, klokproteïene aktiveer die produksie van ander proteïene wat verantwoordelik is vir fotosintese in blare net voor dagbreek. Ons het besluit om die horlosie oor al die belangrikste organe van die plant te ondersoek om ons te help om te verstaan hoe plante hul tydsberekening koördineer om die hele plant in harmonie te hou.
Wat plante laat bosluis
Ons het gevind dat dit in thale cress (Arabidopsis thaliana) saailinge, die aantal klokproteïene piek op verskillende tye in elke orgaan. Organe, soos blare, wortels en stingels, ontvang verskillende seine van hul plaaslike mikro-omgewing, soos lig en temperatuur, en gebruik hierdie inligting om hul eie tempo onafhanklik te bepaal.
As die ritmes in verskillende organe nie sinchroniseer word nie, ly die plante dan aan 'n soort interne jetlag? Terwyl die individuele horlosies in verskillende organe op verskillende tye piek, het dit nie tot 'n totale chaos gelei nie. Verbasend genoeg het selle ruimtelike golfpatrone begin vorm, waar buur selle mettertyd effens agter mekaar lê. Dit is 'n bietjie soos 'n stadion of 'Mexikaanse' golf van sportiefhebbers wat na die mense langs hulle staan om 'n golfagtige beweging deur die skare te skep.
Plantselle kommunikeer tussen hul bure om die tyd te koördineer. James Locke, skrywer voorsien
Ons werk wys dat hierdie golwe spruit uit die verskille tussen organe namate selle begin kommunikeer. As die aantal klokproteïene in een sel piek, kommunikeer die sel dit aan sy stadiger bure, wat die eerste sel se voorsprong volg en ook meer klokproteïene lewer. Hierdie selle doen dan dieselfde aan hul bure, ensovoorts. Sulke patrone kan elders in die natuur waargeneem word. Sommige vuurvliegspesies vorm ruimtelike golfpatrone soos hulle sinchroniseer hul flitse saam met hul bure.
Plaaslike besluitneming deur selle, gekombineer met seine tussen hulle, kan wees hoe plante besluite neem sonder 'n brein. Dit laat selle in verskillende dele van die plant verskillende besluite neem oor hoe om te groei. Selle in die loot en wortel kan die groei afsonderlik optimaliseer volgens hul plaaslike toestande. Die lote kan buig na waar die lig nie belemmer word nie en die wortels na water of meer voedingsryke grond kan groei. Dit kan plante ook toelaat oorleef die verlies aan organe deur skade of deur 'n herbivoor geëet word.
Dit kan verklaar hoe plante hul groei en ontwikkeling voortdurend kan aanpas om veranderinge in hul omgewing, wat wetenskaplikes “plastisiteit” noem, die hoof te bied. Om te verstaan hoe plante besluite neem, is nie net interessant nie, dit sal wetenskaplikes help om nuwe plantvariëteite te teel wat met klimaatsverandering kan reageer op hul toenemend veranderlike omgewing.
Oor die skrywers
Mark Greenwood, PhD-navorser in sellulêre biologie, Universiteit van Cambridge en James Locke, leier van die navorsingsgroep in stelselbiologie, Universiteit van Cambridge
Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.
ing
