отступаем!
 

Рефлексы растений.

Если помните, не так давно мы наблюдали рефлексы хамедореи, нащупывая подходы к высшей нервной деятельности (ВНД) растений со стороны искусства. Теперь настало время подойти к этой эпичной теме с другой стороны sciart'а, то есть начать плясать от науки.

Для начала возьмём изящный экземпляр Mimosa pudica, и убедимся в работе его рефлексов. Действительно, при ударе импровизированным молоточком по импровизированной коленке, сложный лист мимозы складывает простые листочки и опускает черешок вниз:

мимоза до мимоза после

Механический удар вызывает раскачивание мимозы, поэтому для съёмки видео используем другой сильный стимул — локальное нагревание кончика листа:

Убедимся, что слабые касания к простым листочкам приводят к движению только потроганного листочка:

Иногда, когда сила приложенная к листику чуть больше, сокращается также парный ему листик. То есть, как и у животных генерализация рефлекса градуальна и зависит от силы стимула. Интересно! Для животных ещё павловская школа выяснила закономерность, что в ряде случаев наличие реакции зависит от возраста касалки, а вот среди физиологов растений как-то не проявил никто соответствующей глубины мысли.

Посмотрим, что вообще знает научный мир про механизмы растительных рефлексов. Например, известно, что механочувствительные рецепторы расположены в основании (pulvinus) каждого простого листика (pinnula), они хорошо видны под небольшим увеличением как парные красные клетки, похожие на поцелуйчики:

механороцепторные клетки мимозы

Эти механорецепторы лежат на моторных клетках флоэмы, с которыми соединены плазмодесмами — аналогами электрических синапсов. Моторные клетки заменяют мышечное сокращение вакуолевым, ионно-канальная природа распространяющегося по ним потенциала действия (ПД) известна — калий с хлором и кальцием основные участники. Распространение ПД по растению изучают электрофизиологически, сейчас и мы руку с электродами к этому приложим.

Проверим, действительно ли потенциал возникает в механорецепторных клетках у основания пиннулы, или появляется где-то ещё раньше (при нагревании это кажется весьма вероятным):

потенциалы в пиннуле

И действительно, оказывается, что не только при нагревании, но и при касании кончика листика потенциал возникает в месте стимула, и лишь потом распространяется к основанию. Новое в науке!

Теперь перейдём на уровень сложного листа (pinna) и растения в целом — поставим четыре электрода на стебель пинны (rachis), а референсный электрод закопаем в горшок (главное в заземлении — лейка, так как сухой грунт — плохой проводник). Будем смотреть распространение потенциалов по листу при термической стимуляции конечных листиков той же пинны и соседней:

потенциалы в пинне

Вуаля, потенциал распространяется в противоположных направлениях, QED. Однако, обратите внимание на звёздочки, отмечающие синхронное негативное колебания потенциала во всех каналах. Это не что иное, как тот же позитивный потенциал, достиший корней и нашего земляного электрода. И оказывается, что до соседнего листа ПД доходит медленней, чем до корней! Вот он, root brain, о котором мечтал ещё Дарвин! Кроме того можно отметить, что обратное распространение по листу втрое медленней прямого, и что во второй записи где-то посередине листа произошла генерация ещё одного ПД и пики стали двоится. Зная размер пинны (8 см) и растояние от неё до корней (27 см) можно рассчитать скорость прямого распространения потенциала — по листу она выходит примерно вдвое медленнее, чем по черешку и стволу. Сколько всего нового с простецкого эксперимента!

Но вернёмся от потенциалов обратно к нашим видео-примерам. Далеко не все растения способны к таким быстрым движениям, как стыдливая мимоза или Венерина мухоловка (которая читерствует, накапливая механическое напряжение, чтобы потом быстро превратить его в кинетическую энергию). Вот карамбола из семейства кисличных, например, гораздо тормознее:

А у многих других растений, чтобы увидеть медленные движения (настии) и вовсе необходимо применять цейтраферную съёмку. Эти спонтанные движения также не бесцельны — например, они приводят к образованию листовой мозаики, максимизирующей экспозицию листьев к солнечному свету. Кстати, не самая простая интегральная задача, с которой должно справляться каждое высшее растение. Понятно, что мировую общественность после решающей лабиринт плесени так просто не проймёшь — но сильно сомневаюсь, что известно, какими механизмами на уровне интеграции потенциалов достигается, что один лист не затеняет другой (так, разговоры одни). Предполагается, что природа этого явления химическая (через ауксин), но почему он так распределяется до сих пор неизвестно. Скорее всего, как и в случае с ранеными листьями арабидопсиса, в этом процессе участвуют электрические потенциалы, просто никто пока не озадачился записать их во время медленных движений листьев. Занятно, кстати, что в этом изученном случае рецепции травмы у растений возникновение потенциала опосредовано белками гомологичными глутаматным рецепторам животных — неисповедимы пути конвергенции! Ждём с интересом новых открытий в области ВНД растений.

Итак, всюду, где жизнь — движение. Как говаривал Сеченов: «Смеется ли ребенок при виде игрушки, улыбается ли Гарибальди, когда его гонят за излишнюю любовь к Родине, дрожит ли девушка при первой мысли о любви, создает ли Ньютон мировые законы и пишет их на бумаге — везде окончательным фактом является мышечное движение». И не мышечное тоже. А где движение — там ищи потенциалы…

На этом пока прощаюсь — ваш,
           Интегратор Биотоков

интегратор биотоков

 
отступаем!