Вот Как Растительные “Мышцы” Быстро Сворачивают Лист Мимозы

Назовем их растительными моторчиками. Или растительными мышцами. Крошечные выпуклости специализированных клеток на растении мимоза могут за считанные секунды сложить свои перистые листочки вместе, затем расслабиться — и сделать это снова.

По словам биомеханика Дэвида Слебода из Калифорнийского университета в Ирвайне, новый взгляд на эти выпуклости на растении Mimosa pudica выявил больше деталей того, как лист управляет своим необычайно быстрым складыванием.

«Я думаю, что эти конкретные органы действительно крутые, потому что их движение обратимо», – говорит он.

«Когда люди видят обратимое движение растений, оно кажется гораздо более похожим на движение животных».

Ученые уже разработали базовую химию, которая приводит в действие маленький моторчик мимозы, или пульвинус (Pulvinus), пишут он и его коллеги в статье, опубликованной в журнале Current Biology 6 февраля.

Когда оленье копыто или что-то еще пугающее толкает лист, калий и некоторые другие ионы перемещаются из одной части пульвинуса в другую. Вода следует за потоком ионов. Клетки, которые теряют воду, сдуваются и оседают, в то время как клетки с другой стороны раздуваются.

Искажения в многочисленных пульвини заставляют половинки перистого листа складываться навстречу друг другу, как будто невидимая рука мягко закрывает книгу.

На рисунке сложенного листа мимозы сбоку показаны похожие на мышцы структуры пульвинуса (оранжевого цвета), где химический состав создает временные микропрыжки воды, которые позволяют некоторым клеткам раздуваться, в то время как другие оседают, тем самым подталкивая части листа в нужное положение.

Вместо изучения химии Слебода и его коллеги изучили микроскопические структурные детали в клетках пульвинуса, которые помогают создавать такие полезные искажения.

Одной из особенностей, которая заставляет растительно-мышечные клетки раздуваться более эффективно, является усиление микроскопическими фибриллами. Они работают как корсеты, не позволяя клеткам выпячиваться во всех направлениях. Вместо этого корсет направляет большую часть набухания вдоль оси, которая будет складывать половинки листа.

Кроме того, клетки пульвинус, которым необходимо быстро раздуться, имеют то, что выглядит как складки легко расширяемой ткани для проникновения воды, а также специальные высокопористые зоны, называемые ямочными полями.

Ямки выглядят так, как будто вода может легко пролиться через них в чрезвычайной ситуации.

Само расположение клеток выглядит специализированным для расширения и сжатия. На поперечном срезе пульвинуса обнаруживается узор, «похожий на меха гармоники», — сказал Слебода.

Спутанные волокна, называемые фибриллами (увеличенные) на некоторых сторонах клетки в крошечном, похожем на мышцу пульвинусе растения мимоза, могут сделать клетку более полезной. Когда химический состав мышечных клеток меняется таким образом, что вода поступает в клетку, волокна уменьшают набухание во всех направлениях. Вместо этого клетка более резко раздувается в направлениях, которые, вероятно, способствуют полезным движениям, таким как сворачивание.

Открывая некоторые из похожих на мышцы пульвинусных ячеек для обзора, как будто заглядывая в пустые соты, можно увидеть еще одну особенность, которая способствует движению воды. На некоторых внутренних поверхностях есть особенно пористые пятна, которые выглядят как призрачно-серый горошек. Называемые ямочными полями, они ускоряют поток воды через стенку ячейки, поскольку ячейка меняет форму, чтобы переместить свою часть нагрузки.

Широко распространенный M. pudica, или мимоза стыдливая, является одним из наиболее известных сгибателей листьев.

Однако скопления других растений того же семейства, бобовых, также шевелят листьями, говорит ботаник Тайнара Поликарпо Мендес из Университета Паулиста в Ботукату, Бразилия. Некоторые родственники быстро закрываются, как M. pudica, но многие медленнее.

Однако о чем она также думает, так это о том, почему листья вообще сворачиваются.

Люди предложили множество преимуществ: отпугнуть животных пастись на таких растениях, которое вдруг становится более похожим на палку, или даже возможно это помогает растению терять меньше тепла в очень холодные ночи.

Слебода еще может выдвигать гипотезы, но по-прежнему скептически относится ко всем из них.

«Здесь не так уж много исследований», – говорит он. Это, однако, его вполне устраивает. «Мне больше всего нравится в закрывании листьев чувствительных растений, – говорит он, – то, что мы не знаем, почему они это делают».

Источник новости Current Biology