На протяжении веков художников, биологов и математиков вдохновляли повторяющиеся узоры растительного мира: изысканная симметрия цветов, широкие спирали семян, колючек и листьев. Однако растение на этом изображении получило неправильную спираль. Вместо нескольких листьев, расположенных по спирали, он имеет два непрерывных спиралевидных органа.Как растения создают такие удивительные узоры?
Основываясь на математическом моделировании и компьютерном моделировании, ученые знают, что если органы растений, такие как листья или лепестки, производятся через регулярные промежутки времени, эти сложные модели могут возникать автоматически. Итак, как растения производят органы через равные промежутки времени?
Биологи знали, что ответ заключается в том, что клетки растущего растения координируют свои действия со своими соседями, чтобы транспортировать растительный гормон ауксин к местам, где он накапливается. В каждой горячей точке ауксина начинает расти новый лист. Но как создаются и поддерживаются эти горячие точки?
Неха Бхатия, аспирант лаборатории Маркуса Хейслера в EMBL, обнаружила, что если клетка обнаруживает много ауксина, она заставляет соседние клетки транспортировать гормон к этой клетке. Это создает горячую точку.
В то же время он истощает уровни ауксина в окружающей области, поэтому другая горячая точка может образоваться только на приличном расстоянии, где влияние этой клетки больше не ощущается. Ученые EMBL заключают, что именно это создает регулярное расстояние между горячими точками ауксина и, следовательно, между листьями.Неожиданно Бхатия обнаружил, что эта петля обратной связи должна быть активна не только в клетках на поверхности растущего растения, но и в клетках ниже.
Если только поверхностные клетки могут реагировать на ауксин, кажется, что ауксина накапливается слишком много и начинает вытекать вбок. Это дает начало чудесным спиралевидным органам на картинке.
Ученые EMBL предполагают, что это может происходить с некоторыми видами кактусов Cereus, листья которых имеют спиралевидную форму.