Используя простые математические идеи, исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS) создали структуру, которая объясняет и количественно определяет различные формы стеблей растений.Исследование опубликовано в Journal of the Royal Society Interface.
«Мы объединили в одной теории способность растений чувствовать себя и окружающую среду, будучи ограниченными гравитацией и их упругой природой», — сказал Л. Махадеван, профессор прикладной математики, органической и эволюционной биологии Лола Инглэнд де Вальпине. и физики. «Принимая во внимание эти факторы, мы можем объяснить диапазон форм, встречающихся в природе, без необходимости в сложных стратегиях роста. Это, в свою очередь, означает, что разнообразие морфологий, наблюдаемых в вашем саду, может быть следствием очень простых причин».Махадеван также является одним из основных преподавателей Института биологической инженерии Висса в Гарварде.Махадеван и соавтор Рагхунатх Челаккот описывают побеги растений как «разумные», что означает, что они могут ощущать свою собственную форму, а также направление силы тяжести и света посредством механохимических путей.
Когда эти пути запускаются стимулами, одна часть побега может расти относительно другой и менять форму. Например, побеги плакучей ивы стремятся расти вверх, подальше от силы тяжести и навстречу свету. Но из-за того, что они такие мягкие, побеги провисают под тяжестью тяжести и спускаются к земле. С другой стороны, побеги ядовитого плюща сначала растут вниз, а затем поворачиваются вверх.
То, как организмы чувствуют эти внешние сигналы и реагируют на них, важно для понимания всего, от роста растений до развития человека.«Различные органы нашего тела растут и принимают свои характерные формы, реагируя как на внутренние, так и на внешние сигналы, такие как сила тяжести», — сказал Махадеван. «Мы еще не понимаем, как крупномасштабные изменения формы возникают в результате сочетания восприятия и роста, и наше исследование пытается рассмотреть один из примеров этого».
Исследование было частично поддержано Фондом Макартура.