Как растения реагируют на прикосновения
В ответ на механическое раздражение в растениях довольно быстро меняется активность целого ряда генов.
Хотя мы и знаем, что растения живые, нам всё равно трудно представить, что они что-то чувствуют – если растение щёлкнуть по листу, оно не отдёрнет ветку и не убежит. Тут есть некоторые исключения – например, некоторые хищные растения, которые очень хорошо чувствуют механическое раздражение от потенциальной жертвы (а венерина мухоловка даже умеет считать количество прикосновений), но, так или иначе, мы считаем растения в некотором роде бесчувственными – ни органов чувств, подобных тем, что есть у животных, ни нервной системы у них нет.
Однако на самом деле растения всё чувствуют, пусть внешне они это никак и не проявляют. Исследователи из Университета Западной Австралии обнаружили, что в ответ на обрызгивание водой в листьях Arabidopsis thaliana меняется активность множества генов, управляющих работой митохондрий и хлоропластов.
Всё действительно выглядело так, как если бы арабидопсис реагировал именно на прикосновение капель воды (то же самое наблюдали и тогда, когда до листьев дотрагивались пинцетом или когда по ним слегка похлопывали): в статье в Plant Physiology авторы пишут, что молекулярный ответ был иной, чем когда на растение действовали химическим раздражителем. Механическая реакция возникала через 10-30 минут; при этом, что любопытно, похожие изменения происходили и в том случае, если на листья внезапно падала тень, как будто к растению кто-то подошёл – такая резкая тень, очевидно, служила сигналом, что листья будет кто-то трогать, и хорошо, если просто какой-то прохожий, а не кто-то травоядный.
Удалось также определить два гена, запускающие молекулярную перестройку после механического раздражения, AtWRKY15 и AtWRKY40 – их задача, видимо, состоит в том, чтобы оценить, насколько серьёзной оказалась «угроза прикосновения» и не стоит ли вернуться обратно к нормальному состоянию.
На самом деле биологи уже давно знают, что механическое раздражение подавляет рост растений – в 2000 году вышла публикация исследователей из Университета Райса, в которой сообщалось, что если регулярно дотрагиваться до растения, оно растёт медленнее и вырастает совсем небольшим. В сравнительно недавней статье в Current Biology те же авторы писали о том, что одним из компонентов растительного механического чувства могут быть гормоны жасмонаты. Они влияют на самые разные процессы, от индивидуального развития растения до защиты от вредителей.
Удалось установить, что когда уровень жасмонатов повышается, в тканях растения накапливаются метаболиты, буквально вызывающие несварение желудка у насекомых-вредителей. Кроме того, жасмонаты помогают не только от насекомых, но и от некоторых грибковых инфекций. С другой стороны, как оказалось, их концентрация в тканях растения возрастает при механическом воздействии. Легко представить, что таким образом растения защищаются от нашествия гусениц: чем больше насекомых ползёт по ним, тем сильнее механическое раздражение, тем больше вырабатывается защитных гормонов.
Если отвлечься от механической чувствительности, то можно вспомнить о том, что, к примеру, золотарник чувствует мух, которые откладывают на него свои яйца, по запаху, и в ответ выделяет свои запаховые сигналы, чтобы отпугнуть насекомых. Об этом три года назад писали в PNAS исследователи из Пенсильванского университета – правда, никаких объяснений того, как именно золотарник может чувствовать феромоны мух, авторы работы не предложили. (О других примерах того, как растения чуют вредителей, можно прочесть в нашей прошлогодней заметке.)
Растения могут даже предупреждать соседей об опасности: недавно биологи из Калифорнийского университета в Дэвисе обнаружили, что когда полынь кто-то начинает есть, она выделяет летучие вещества, которые ловят её соседи и в ответ синтезируют некие вещества, делающие их самих менее вкусными. Что любопытно, сигнал поймёт только близкий родственник – если сосед-полынь генетически сильно отличался от того, кто оказался в беде, сигнал бедствия проходил мимо него.
