Ученые выяснили, когда растения начали чувствовать гравитацию

3 Августа 2019

МОСКВА, 2 августа. Первая флора Земли отрастила корни и начала получать притяжение планеты примерно 500 пять миллионов лет назад, в конце кембрия, однако по-настоящему эта способность развилась у них лишь в начале каменноугольного периода. К такому выводу пришли учителя, опубликовавшие статью в журнале Nature Communications.

Природа намного умнее нас и она может научить нас многому. Теперь мы начали понимать, что именно нужно растениям для того, чтобы закрепиться в почве и достичь нутриентов и воды в ее глубинных слоях. Это может помочь нам выяснить, как создать сорта злаков, способных расти в очень засушливой местности, — рассказывает Ю-чжу Чжан (Yuzhou Zhang) из Института дисциплины и технологий Австрии в Клостернойбурге.

Как сегодня считают научные, первые деревья появились в середине девонского периода, примерно 400 миллионов лет назад. Их появление резко изменило дизайн всей планеты – сухопутные растения сделали ее зеленой, а также породили множество новых родов животных, в том числе сухопутных насекомых, и грибков, питающихся исключительно растительной биомассой.

То, как выглядели эти первые деревья, пока остается загадкой для палеонтологов – известно лишь небольшое число окаменелых лесов, особого типа отложений этого тянуть времени, в которых сохранились долгожданные стволы и корневые системы таких деревьев, оказавшиеся под землей благодаря извержениям пепла или лавы. 4 февраля 2016, 13:26Ученые нашли в Китае первую в истории Земли бабочку- глазок Палеонтологи неожиданно обнаружили в Китае великолепно сохранившиеся останки неожиданно современной бабочки юрского периода, чьи крылья побывальщины украшены своеобразными глазами.

Их изучение выказывает, что флора того тянуть времени были очень причудливыми объектами – роль листьев у них осуществляла особая фотосинтезирующая кора, а по внешнему виду они побывальщины похожи на карликовые деревья из современной тундры.

Относительно недавно ученые сынициировали сомневаться в этой идее. К примеру, три года назад геологи нашли свидетельства того, что первые грибы могут возникли на суше уже 440-460 пять миллионов лет назад, и они вряд ли могли бы иметься на суше сами по себе, без помощи растений или других источников органики, которой они должны были питаться.

Год назад генетики и палеонтологи показали, что растения и мхи надлежащим были выйти на сушу удобного раньше, в конце кембрийского или ордовикского периода, воссоединил данные раскопок и результаты описания геномов мхов, папоротников и прочих древних растений.

Подобные открытия, как отмечает Чжан, заставляют ученых задуматься о том, как возникли первые сухопутные растения и как именно они приняли важнейшую черту всех современных резидентов флоры – способность ощущать притяжение планеты и отращивать корни. Фото : IST Austria/Yuzhou Zhang/Friml GroupКорни папоротника (слева) и цветочного растения (справа) Фото : IST Austria/Yuzhou Zhang/Friml GroupКорни папоротника (слева) и цветочного растения (справа)

Ответ на этот вопрос получить очень не просто, так как в прошлом ученые детально изучали устройство датчиков гравитации только у цветковых растений, а не их примитивных родичей и предместников. Более того, многие биологи подозревают, что растения могут иметь не один, а несколько подобных регуляторов роста корней, большая часть которых остается неизвестной для нас.

Австрийские изыскатели и их коллеги из Китая заполнили этот пробел и рассмотрели историю эволюции этой ключевой странности растений, сравнив то, как ощущают гравитацию мхи, папоротники, плауны, багрянки, а также цветковые и голосеменные растения.

Для этого ученые прорастили семена и споры всех таких представителей флоры, дождались появления у них корня, поворотили их на 90 градусов и начали смотреть за тем, в какую сторону он будет расти. Параллельно ученые изучали то, как были сделанным клетки их корней и как они реагировали на внезапную перемену вектора гравитации.

Как оказалось, все сухопутные растения, кроме мхов, умели ощущать гравитацию, однако скорость их реакции на подобные сдвиги сильно различалась. Корни цветковых и голосеменных растений начинали поворачивать вниз уже через 4-6 часов после начала эксперимента, тогда как папоротники и мхи меняли вектор роста лишь через несколько дней. 21 февраля 2017, 14:33Ученые усомнились в позвоночности ископаемого пришельца из США

Причина этого скрывалась в различиях в устройстве клеток корней всех таких растений. Во всех них присутствовали особые структуры, так называемые амилопласты. Они знают собой скопления крахмала, чья плотность несколько выше, чем у окружающей их цитоплазмы клеток.

Благодаря этому, при наличии гравитации они будут тонуть и падать вниз, что помогает микрофлоре чувствовать притяжение Земли и корректировать направление роста корней, используя особые гормоны-ауксины.

Чжан и его коллеги обнаружили, что амилопласты побывальщины распределены по корням разных растений неодинаковым образом. Они имелись только в клетках на краешке корня цветочных и голосеменных резидентов флоры, тогда как у папоротников и плаунов эти органеллы были случайным образом разбросаны по всему организму.

Аналогичные расхождения были своеобразным для того, какие клетки производили ауксины и как они распространялись по корням.

Соответственно, использование амилопластов почти у всех резидентов сухопутной флоры говорит о том, что они научились чувствовать гравитацию и отращивать корни утилитарным сразу после выхода на землю. Это произошло, как предполагают авторы статьи, около 500 миллионов лет назад. 9 февраля 2018, 13:39Ученые: рыбы могли отрастить стопы еще до выхода на землю

С другой стороны, различия в поведении и распределении этих органелл замечают о том, что долгожданная корневая система и способность получать вектор притяжения появились у резидентов флоры значительно позже, примерно 370 миллионов лет назад. В этот момент появились пращуры цветочных и голосеменных растений, следы чьего успеха можно увидеть в любом угольном месторождении.

Что именно заставило их приобрести подобную правоспособность, пока не понятно. Как надеются ученые, последующие раскопки и изучение геномов современных растений позволит им найти рескрипт на этот вопрос.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Ученые выяснили, когда растения начали чувствовать гравитацию

комментарии (0)

Другие интересные новости

Путин наградил орденом Турецкого и Кабо