«Многие люди изучали, как корни проходят через почву, когда на весь растущий корень воздействуют довольно сильные раздражители», — говорит Ане, которая только что опубликовала обзор взаимодействия между растениями и микробами в журнале Current Opinion in Plant Biology. . «Мы смотрим на гораздо более локализованные, крошечные стимулы на одну клетку, которые применяются микробами».В частности, Ане, Дхилипкумар Джаяраман, постдокторский исследователь в области агрономии, и Саймон Гилрой, профессор ботаники, изучали, как такой легкий механический стимул начинается вокруг одного из симбиотических отношений, то есть беспроигрышных отношений между двумя организмами.Известно, что болезнетворные грибы создают структуру, способную пробить стенку растительной клетки, «но появляется все больше свидетельств того, что грибы, а также бактерии в симбиотических ассоциациях используют механическую стимуляцию, чтобы указать на свое присутствие», — говорит Ане. «В дверь стучат, но не ломают».После того, как гриб объявляет о своем прибытии, растение строит трубку, в которой гриб может расти. «Между растением и грибком явно существует взаимный обмен сигналами», — говорит Ане. «Только когда путь пройден, гриб начинает проникать».
Микориза — это полезные грибы, которые помогают практически всем наземным растениям усваивать из почвы необходимые питательные вещества — фосфор и азот. Биологи считают, что этот вездесущий механизм зародился около 450 миллионов лет назад, когда растения впервые перебрались на сушу.
По словам Ане, механическая передача сигналов — это только часть истории: микробы и растения также взаимодействуют с химическими веществами. «Так что это можно сравнить не со взломом двери и даже не со стуком в дверь, а со стуком в дверь с одеколоном. Очевидно, что растение гораздо активнее, чем мы думали; оно может обрабатывать сигналы, подготавливать путь и принимать симбионт ".Помимо грибов, некоторые растения вступают в симбиоз с бактериями, называемыми ризобиями, которые «фиксируют» азот из атмосферы, делая его доступным для растений.Ризобии позволяют выращивать бобовые, такие как соя и люцерна, без азотных удобрений.
Когда Ане и его коллеги присмотрелись поближе, они обнаружили, что симбиоз ризобий также требует механической стимуляции. Когда бактерия впервые соприкасается с корневым волоском, волосы вьются вокруг бактерии, захватывая ее.Феномен керлинга известен почти 100 лет. «Но почему природа разработала такой сложный механизм захвата колонии бактерий?» — спрашивает Ане. «Мы предполагаем, что целью является применение механической стимуляции», чтобы растение начало строительство приюта для ризобий — для взаимной выгоды. «У нас есть предварительные доказательства того, что когда ловушка не завершена, процесс колонизации не происходит», — говорит он.И снова работает двухступенчатая система связи, — добавляет Ане. «Сам процесс завивки может начаться только тогда, когда растение получает химический сигнал от бактерии, но трубка для роста внутри корневого волоска, которая принимает бактерии, требует чего-то еще, и никто не знал, что именно.
Мы предлагаем это механическую стимуляцию, создаваемую захватом , что дает бактериальной колонии возможность прижаться к корню ".По словам Ане, во многих отношениях этот симбиоз аналогичен более старому между растениями и полезными грибами.
В самом деле, он говорит, что бобовые «захватили» систему микоризы. «Растения использовали набор инструментов для симбиоза, чтобы развить эту связь с микоризами, а затем снова использовали его для бактерий. Это двойное требование к химическим и механическим сигналам присутствует в обеих ассоциациях, хотя ассоциации между ризобиями и бобовыми культурами всего 60 миллионов лет. "