Движение подсолнечников за солнцем поставило науку в тупик

Со своими ярко-желтыми гривами и крепкими стеблями подсолнухи могут показаться простым летним лакомством, пишет The Guardian. Но исследователи говорят, что эти растения стали удивительно загадочными после того, как ученые обнаружили, что они не используют обычные процессы для отслеживания движения солнца по небу.

В течение дня подсолнухи следуют по пути солнца над головой – процесс, известный как гелиотропизм, – их головки постепенно наклоняются на запад в результате удлинения клеток на восточной стороне стебля.

Ночью клетки на противоположной стороне стеблей удлиняются, в результате чего головки переориентируются на восток.

Однако исследователи говорят, что процессы, стоящие за отслеживанием солнечной активности, оказались неожиданной загадкой.

“Очень многие из наших результатов отличались от того, что мы ожидали”, - признает профессор Стейси Хармер, автор исследования из Калифорнийского университета в Дэвисе.

Многие растения растут в направлении источника света – это происходит потому, что когда рецепторы синего света, называемые фототропинами, активируются на освещенной стороне стебля, они заставляют гормоны, называемые ауксинами, концентрироваться на другой, “темной” стороне.

Эти ауксины стимулируют удлинение клеток, в результате чего стебель изгибается навстречу свету.

Хотя новые исследования предполагают, что этот механизм объясняет, как подсолнухи склоняются к искусственному освещению в помещении, похоже, он не объясняет, как подсолнухи естественным образом отслеживают путь солнца.

В статье, опубликованной в журнале Plos Biology, профессор Хармер с коллегами сообщили, что сначала они проанализировали, какие гены включались в стеблях подсолнечника, выращенного в помещении, когда искусственный синий свет падал с одного направления.

Результаты показывают, что гены, относящиеся к фототропинам, были в первую очередь “включены” на освещенной стороне стебля, а гены, связанные с ауксинами и ростом клеток, были включены на теневой стороне, что позволяет предположить, что подсолнухи, выращенные в помещении, поворачиваются к синему свету в результате обычных процессов.

Но когда команда обратилась к стеблям уличных подсолнухов, они обнаружили нечто иное. Восточная сторона стебля, сторона, находящаяся на солнечном свету, и западная сторона, сторона, находящаяся в тени, показали незначительную разницу в том, какие из этих генов были включены.

Затем исследователи попытались самостоятельно блокировать синий и ультрафиолетовый или красный и дальне-красный свет, но обнаружили, что ни одна из попыток сама по себе не повлияла на гелиотропизм растений на открытом воздухе, что позволяет предположить, что, вероятно, одновременно задействованы несколько путей передачи световой сигнализации.

С другой стороны, команда обнаружила, что когда подсолнухи, выращенные в помещении, были перенесены на улицу, растения немедленно начали следить за солнцем.

Однако в их стеблях в первый день пребывания на улице был включен другой набор генов по сравнению с тем, когда они находились в помещении или в последующие дни на открытом воздухе, что наводит на мысль о том, что в игру вступил какой-то механизм адаптации.

Профессор Хармер отмечает, что работа предполагает, что результаты, полученные в контролируемых условиях, не обязательно отражают то, что происходит в дикой природе. “Наши результаты показывают, что как отслеживание солнца, так и фототропизм в реальных условиях намного сложнее, чем мы ожидали”, - сказала она.