Биологичният часовник на растенията

Човешкото тяло притежава биологичен часовник, който работи постоянно. Истината е, че всяка клетка в човешкия организъм има свой собствен ритъм, зависещ от молекулен часовник, който отговаря за нарастването и намаляването на количеството протеини за период от 24 часа. Всички тези малки части се контролират от една главна централа – мозъкът, който използва светлинни сигнали от очите, за да се синхронизира с външната среда. Растенията притежават подобен циркаден (биологичен) ритъм, който им помага при подготовката за фотосинтеза, преди слънцето да изгрее. Това се случва чрез „включването” на топлинно предпазващи механизми преди да настъпи най-горещата част от деня, както и произвеждането на достатъчно нектар, който да привлича опрашители. Всяка растителна клетка има собствен часовник, който се движи самостоятелно, но за разлика от човека, растенията не притежават мозък, който да синхронизира всичко. 

Д-р Джеймс Лок от Университета в Кеймбридж, заедно с Марк Гринууд, изучават този феномен и стигат до заключението, че координацията в растенията се случва посредством т.н. локална самоорганизация. Този процес представлява самата комуникация между клетките, която спомага за синхронизирането на биологичните часовници. Подобно явление се наблюдава при групи от риби и птици, които организират движението си спрямо това на съседите си. Неотдавнашно изследване на проф. Андрю Милър от Университета в Единбург, показва, че биологичните часовници са настроени на различно време в различните части на растението. Това се установява, когато определени протеини са в най-голямо количество. Въпросните протеини контролират 24-часовата осцилация (трептенето) на биологичните часовници. Поради това откритие, екипът на д-р Лок се съсредоточава върху изследването на биологичните часовници в главните органи на растенията, за да се открие как точно се случва синхронизацията помежду им.

Изследваното растение е талис (Arabidopsis thaliana) и при наблюдението му, се установява, че биологичните часовници функционират самостоятелно. Органи, като листа, корени и стъбло, получават различни сигнали от заобикалящата среда, светлината и температурата. Информацията се получава от отделните части на растението и те, независимо от другите, определят собственото си темпо. Загадката е как в подобна ситуация на пълно разминаване, растенията успяват да работят като едно цяло. При наблюдаването на процесите в талис, се забелязва как клетките образуват вълнообразни форми в пространството, които достигат техните съседи. Движението започва от едно място и се придвижва през цялото растение, като следващите части се активират една след друга. Екипът на д-р Лок показва, че тези вълни възникват от разликите между органите и от комуникацията между отделните клетки. Когато броят или количеството на протеини достигне максимална стойност в една част от организма, клетката предава тази информация на съседните си, които със закъснение започват произвеждането на същите протеини. Този процес се репликира докато не достигне всяка част на растението.

„Взимането на решения” при растенията се случва на локално ниво, за разлика от човека, при който мозъкът задвижва целия организъм. Чрез този процес, клетки от различни части и органи могат да оптимизират реакцията си към заобикалящата среда, независимо от цялото растение. Стъблата могат да се насочат към слънцето, докато корените се разпростират към по благоприятни за тях места в почвата. Не само това, но растението може да оцелее и след евентуална загубата на вегетативен (корен, стъбло, лист) орган. Този странен процес на предаване не информация в организма спомага също така и за адаптацията към нова среда. Според учените, чрез изучаването на комуникацията между клетките на растението, в бъдеще ще е възможно да се отглеждат нови сортове, които ще са способни да оцелеят навсякъде.