Семени растения необходимо прорасти вовремя. Это жизненно важно — слишком ранние всходы замёрзнут, слишком поздние будут задушены конкурентами. В исследовании, материалы которого опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), учёные из Университета Бирмингема (University of Birmingham) показывают, что время всхода растения может контролироваться небольшой группой клеток в семени, которые работают подобно мозгу животных.
На примере семян резуховидки (Arabidopsis), растения семейства Капустные, показано, что «центр принятия решений» состоит из двух типов клеток. Один тип способствует покою семени, второй — прорастанию. Эти две группы клеток общаются друг с другом посредством гормонов, с помощью механизма, похожего на тот, что имеется в животном мозге.
С помощью математического моделирования исследователи показали, что эти связи между отдельными элементами контролируют чувствительность растения к факторам окружающей среды. Чтобы получить доказательства теории, были созданы мутантные растения, у которых изучаемые клетки были химически связаны — по сути, связи между элементами цепи были усилены с тем, чтобы показать, что сроки прорастания зависят от данных сигналов.
Ведущий автор исследования, профессор Джордж Бассел (George Bassel), говорит:
«Наша работа показывает важность разделения компонентов в процессе работы центра принятия решений растения.
В человеческом мозге такое разделение обеспечивает задержку, которая способствует сглаживанию зашумлённых сигналов окружающей среды и увеличивает точность наших решений.
Разделение частей системы в «мозге» семени представляется нам основой его функциональности».
Биоинформатик Иан Джонстон (Iain Johnston) из Университета Бирмингема, участвовавший в исследовании, добавил:
«Разделение элементов схемы позволяет иметь более широкую палитру реакций на стимулы среды.
Это как разница между чтением рецензии на фильм одного критика четыре раза и чтением рецензий четырёх разных критиков, прежде чем идти в кино».
Математическая теория, описывающая функции мозга, предсказала, что раньше будут прорастать семена, находящиеся в изменяющейся среде (например, в условиях колебания температуры), по сравнению с теми семенами, что находятся в статичной среде (при постоянной температуре). Учёные проверили это в лаборатории и обнаружили именно такое поведение.
«Наша работа важна для понимания, как растут культурные растения и сорняки, — добавляет профессор Бассел. — Полученные знания можно будет применить в сельском хозяйстве, чтобы повысить и синхронизировать прорастание семян, повысить урожайность и меньше использовать гербициды».
Примечание
«XX2 век» предостерегает читателей от буквального толкования выбранного исследователями сравнения. Вдохновлённые результатами исследования учёные имеют полное право сравнивать группу клеток в семени резуховидки, вероятно, контролирующую старт и скорость прорастания, с мозгом животного. Но это всё же не значит ни того, что у семян растений есть мозг, ни даже того, что эта группа клеток похожа на мозг в такой степени, что другие авторы с большой вероятностью избрали бы для привлечения внимания к своим результатам ту же метафору.