Moskova, 5. elokuuta - RIA Novosti. Auringonkukilla on hämmästyttävä kyky jatkuvasti "katsoa" aurinkoa mutaation ansiosta, joka muutti heidän "sisäisen kellonsa" työtä siten, että ne järjestävät hyvin epätavallisen hyvin sen solujen kasvun pakottaen kukinnan pyörimään itään päin. länteen päivänvalossa, Science-lehdessä julkaistun artikkelin mukaan.
"Se, että laitoksella on käsitys siitä, milloin ja missä aurinko nousee, sai minut olettamaan, että" biolohkon "ja auringonkukan kasvua säätelevien proteiini- ja geeniketjun välillä on yhteys. Mehiläiset ovat jopa mehiläiset houkuttelevat enemmän, koska he rakastavat lämpimiä pintoja ", kertoi Stacey Harmer Kalifornian yliopistosta, Davis, USA.
Tämän oletuksen perusteella Harmer ja hänen kollegansa paljastivat yhden vanhimmista ja mielenkiintoisimmista kasvitieteen mysteereistä tutkien niin kutsuttujen vuorokausirytmien työtä, jotka ohjaavat kaikkia kasvien ja eläinten solujen sisällä olevia prosesseja vuorokaudenaikasta riippuen. ja niiden vaikutus oksiinin, stimuloivan proteiinin, kasvuun.
Tätä varten artikkelin kirjoittajat kasvattivat useita auringonkukkia, joista osa istutettiin laboratorioon, jossa valo paloi jatkuvasti, ja toiset tavalliselle kentälle. Tutkijat kiinnittivät osan kasveista ammeisiin siten, etteivät ne voineet kääntyä seuraamaan aurinkoa, mikä antoi heille mahdollisuuden arvioida seurauksia, jotka aiheutuvat tällaisen evoluutiomuutoksen hylkäämisestä.
Van Goghin maalauksen auringonkukilla on geenimutaatioita, tutkijat ovat löytäneetVan Gogh -sarjassa esitetyillä auringonkukilla on merkkejä geenimutaatioista, Georgian yliopiston (USA) tutkijoiden julkaiseman artikkelin mukaan PLoS Genetics -lehdessä.Tämän liikkeen periaatteiden paljastamisessa heitä auttoi nerokas temppu, jonka yksi artikkelin kirjoittajista keksi - biologit ottivat merkin ja panivat useita pisteitä auringonkukan varteen, jota seurasivat videokameralla. Jos niiden välinen etäisyys muuttui, tämä tarkoitti, että kukan varsi kasvoi siellä, missä nämä pisteet vedettiin.
Havainnot ovat osoittaneet, että kukan liikkeen "moottori" oli kasvin sisäinen kello - joukko niihin "kytkettyjä" valoherkkiä proteiineja ja geenejä, jotka hallitsevat erilaisia \u200b\u200bpäivän, yön alkamiseen liittyviä elämänprosesseja. , aamulla ja illalla.
Jos päivän pituutta muutettiin keinotekoisesti, auringonkukat menettivät kykynsä suunnata kohti aurinkoa, vaikka keinotekoinen valonlähde liikkui "taivaankappaleen" yli samalla tavalla kuin todellinen aurinko. Tämä vaikutti välittömästi kielteisesti kukan kasvunopeuteen, biomassaryhmään ja siementen kehitykseen.
Huopahuovat "pisteet" kertoivat, miten tämä tapahtuu - kävi ilmi, että tämä kello vaikuttaa kukan liikkeeseen kahdella tavalla: säätämällä kasvunopeutta ja saamalla varren toinen puoli kasvamaan nopeammin kuin toinen. Tämän vuoksi auringonkukka muuttuu vähitellen päivällä, seuraten aurinkoa.
Tällä auringonkukan piirteellä voi olla yksi odottamaton evoluutio-plus - kuten Harmer ja hänen kollegansa havaitsivat, mehiläiset pitävät lämpimistä kukista, varsinkin aamulla, ja kääntyminen kohti aurinkoa auttaa kukka lämpenemään nopeammin ja houkuttelemaan lisää pölyttäjiä.
Sarja kokeita osoitti, että auringonkukan liike vastaa 24 tunnin vuorokausirytmiä. Tutkijat yrittivät "huijata" kasveja muuttamalla keinotekoisesti valonlähteen liikkeen kestoa 30 tuntiin. Tässä tapauksessa auringonkukat liikkuivat kuitenkin epätasaisesti, mikä vaikutti niiden kasvuun, biomassan kasvuun ja satoon.
Tiedetään, että auringonkukan kukinnot kääntyvät päivän jälkeen auringon jälkeen ja yöllä muuttavat asemaansa uudelleen "katsoakseen" itään aamunkoitteessa. Kun auringonkukat ovat haalistuneet, ne lakkaavat kääntymästä kohti aurinkoa.
Tutkijat selittävät, että auringonkukan kukinnan liike tapahtuu kasvin epätasaisen kasvun vuoksi. Varren toinen puoli kasvaa nopeammin kuin toinen, jolloin kukinto kääntyy.
Toisessa kokeessa tutkijat rajoittivat keinotekoisesti kasvien liikkumista. He sitoivat joitain kukintoja, jotta ne eivät voineet pyöriä, tai avasivat ruukut, jotta kasvit eivät olisi aamulla päin aurinkoa. Kävi ilmi, että molempien auringonkukaryhmien lehdet olivat 10% pienempiä kuin auringon seuranneiden kasvien lehdet.
Biomassan kertymisen lisäksi auringonkukat ovat saaneet toisen edun: aurinkoon päin olevat kasvit ovat paljon houkuttelevampia hyönteisille. Viisi kertaa niin monta mehiläistä lensi aamulla itään päin oleviin kukkiin.
"Mehiläiset ovat hulluja itään päin olevien kasvien suhteen, mutta jättävät huomiotta länteen päin olevat silmut", sanoo Stacy Harmer Kalifornian yliopistosta Davisissa. "Aurinkoisella puolella kasvit lämpenevät nopeammin ja lämpimät kukat houkuttelevat enemmän pölyttäjiä."
Anna Hoteyeva
Fibonacci-sekvenssi löytyy auringonkukasta
Biologien mukaan suuret kukat ovat yksi Fibonacci-sekvenssin ilmeisimmistä ja kauneimmista esityksistä. Tämä numeerinen sekvenssi on sarja luonnollisia lukuja, joissa jokainen seuraava luku on yhtä suuri kuin edellisen kahden summa. Sarja saattaa näyttää tältä: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144 ...
Tutkijat havaitsivat, että siemenet on järjestetty kahteen riviin spiraaleja, joista toinen menee myötäpäivään ja toinen vastapäivään. Tutkijoiden mukaan useimmista auringonkukan kukinnoista löytyy Fibonacci-sekvenssiin sisältyvien numeroiden yhdistelmä - esimerkiksi 34 ja 55 tai 55 ja 89. Ja jos sinulla on erittäin suuri auringonkukka, voit laskea 89 ja 144 siementä.
Vuonna 2012 tiede- ja teollisuusmuseo Manchesterissä (Iso-Britannia) käynnisti matemaatikon syntymän satavuotisjuhlan kunniaksi epätavallisen projektin - "Turing Sunflowers" -, joka kutsuu kaikkia kasvattamaan auringonkukkaa ja tuomaan kukka museoon (tai Lähetä valokuva kasvista).
Tämän projektin avulla voitiin kerätä 657 valokuvaa, joiden käsittely ja analysointi kesti lähes neljä vuotta. Koska siemenet ovat yleensä selvästi näkyvissä auringonkukan kukinnossa, tutkijat pystyivät laskemaan niiden lukumäärän ja vahvistamaan, että Fibonacci-kuvio on todellakin jäljillä kukissa.
Biologit eivät vieläkään ymmärrä mekanismia, johon tiettyjen kasvien "kiinnittyminen" numeerisiin sekvensseihin liittyy. Ongelmana on, että kasvit eivät aina näytä tätä mallia. Tutkittujen auringonkukankukkien tapauksessa Fibonacci-sekvenssiä vastaavat siemenkuviot löytyivät noin 80%: sta kasveista. Loput kukinnot osoittivat monimutkaisempia kuvioita.
Anna Hoteyeva
viite
Brittiläinen matemaatikko Alan Turing oli kiinnostunut tällaisista kuvioista viime vuosisadan ensimmäisellä puoliskolla. Tutkijasta tuli kuuluisa siitä, että toisen maailmansodan aikana hän kehitti menetelmän, joka auttoi murtamaan saksalaisen Enigma-salauskoneen koodin. Lisäksi Turingilla oli merkittävä vaikutus tietojenkäsittelytieteen ja tekoälyn kehitykseen. Sodan jälkeen tutkija kiinnostui kasvien matemaattisista kuvioista.
Kauan sitten ihmiset huomasivat, että auringonkukan nuoret kukat päivällä kääntyvät auringon jälkeen, ja yöllä he palaavat lähtöasentoonsa tavatakseen sen taas idässä aamulla. Mutta toistaiseksi tiedemiehet eivät ole kyenneet ratkaisemaan tätä mysteeriä: mikä saa kasvit suorittamaan päivittäisen rituaalinsa ja miksi ajan myötä valaisimen "palvonta" loppuu?
Stacey Harmer Kalifornian yliopistosta, Davis ja hänen kollegansa, tekivät vastauksia etsittäessään sarjan kokeita.
Ensimmäisessä vaiheessa olosuhteissa muutettiin auringonkukkia, jotka kasvavat luonnollisessa ympäristössä. Tutkijat "kiinnittivät" yhden ryhmän niin, että kasvit eivät voineet kääntyä lainkaan, ja toinen kiinnitettiin siten, että auringonkukat kääntyivät länteen auringonnousun aikaan. Kukkien kasvaessa kävi ilmi, että molempien ryhmien lehtiä oli 10% vähemmän kuin "vapaiden" kasvien lehtiä. Tämä vahvisti aavistuksen, että auringon havaitseminen on välttämätöntä auringonkukkien kasvamiseksi tehokkaammin.
Sitten tutkijat päättivät tarkistaa, johtuvatko auringonkukan rytmiset "tanssit" sisäisestä kellosta vai ympäristöolosuhteista.
He siirtivät ulkona kasvavat kasvit huoneeseen, jossa oli tasainen ylävalo, ja havaitsivat, että auringonkukat kääntyivät edelleen puolelta toiselle useita päiviä, kuten he olivat tehneet aikaisemmin.
Sitten tutkijat sijoittivat kasvit erityiseen huoneeseen, jossa oli merkkijono lamppuja, jotka kytkettiin vuorollaan simuloimaan auringon liikettä. Kun tutkijat ohjelmoivat keinotekoisen valaistuksen 30 tunnin jaksolle "päivä" ja "yö", kasvit kääntyivät puolelta toiselle ilman säännöllistä aikataulua. Mutta kun valojärjestelmä muuttui jälleen normaaliksi, auringonkukat seurasivat tiukasti keinotekoista "aurinkoa" osoittaen, että sisäisillä vuorokausirytmeillä on tärkeä rooli kukan liikkeessä.
Mutta ennen kaikkea biologeja kiinnosti kysymys, miksi auringonkukat kukinnan jälkeen lakkaavat kääntymästä puolelta toiselle ja jäätyvät "katsellen" kohti auringonnousua. Sitten Harmerin ryhmä käänsi osan kasveista länteen ja laski sitten mehiläisten ja muiden pölyttäjien lukumäärän, jotka istuivat kukkiin päin eri puolilla maailmaa.
Kävi ilmi, että aamulla hyönteiset kävivät viisi kertaa todennäköisemmin itään päin olevissa kukissa kuin vastakkaiseen suuntaan.
"Voit nähdä, että mehiläiset ovat vain hulluja itään päin olevista kukista ja melkein unohdukset länteen päin olevista kasveista", toteaa Stacey Harmer.
Aikaisemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että pölyttäjät suosivat lämpimämpiä kukkia, minkä vuoksi auringonkukat, jotka saavat suuren annoksen ensimmäisistä aamu-säteistä, ovat suosittuja.
"Olin jatkuvasti hämmästynyt siitä, kuinka monimutkaiset kasvit ovat", Harmer jatkaa. "He ovat todella taitavia sopeutumaan ympäristöönsä."
Science-lehdessä julkaistut tutkimustulokset herättävät monimutkaisempia kysymyksiä. Esimerkiksi kuinka kasvit kertovat ajan ja kuinka he löytävät oikean suunnan kääntyessään pimeässä sinne, missä aurinko nousee?
Mutta asiantuntijoiden mukaan jo se tosiasia, että auringonkukilla on sisäinen kello ja joita ohjaavat omat rytmit, on "pyhä graali" heidän monimutkaisen käyttäytymisensä tutkimuksessa. Ja kuten yliopiston lehdistötiedotteessa korostetaan, tämä on ensimmäinen esimerkki luonnonkasvien ajallisesta synkronoinnista, jolla on suora vaikutus kasvun tehokkuuteen.
Aluksi kannattaa selventää yksi erittäin tärkeä asia. Lausunto siitä, että auringonkukat seuraavat aina aurinkoa, on totta vain, jos puhumme nuorista, vielä avaamattomista auringonkukasta. Toisin kuin yleisesti uskotaan, kypsät auringonkukankukat eivät käänny seuraamaan aurinkoa ja ovat yleensä suunnattu itään.
Avaamattomat auringonkukan silmut seuraavat todella aurinkoa ja muuttavat asemaansa päivän aikana. Tätä ilmiötä kutsutaan heliotropismiksi (katso kappale artikkelin lopussa).
Auringon tarkkailu on välttämätöntä auringonkukkien kasvamiseksi tehokkaammin. Tutkijat kiinnittivät kasvit estäen niitä kääntymästä tai päinvastoin kiertivät ruukkuja häiritsemällä luonnollista liikkumista. Molemmissa tapauksissa kasvien lehdet osoittautuivat noin 10% pienemmiksi kuin naapureiden, jotka kääntyivät rauhallisesti seuraamaan aurinkoa.
Lisäksi asiantuntijat panivat varren päälle useita pisteitä merkinnällä tutkiakseen kuinka auringonkukka liikkuu auringon takana. Tutkijat seurasivat pisteitä videokameralla. Jos niiden välinen etäisyys muuttui, tämä tarkoitti, että kukan varsi kasvoi siellä, missä nämä pisteet vedettiin.
Kun kasvit kääntyivät seuraamaan aurinkoa päivän aikana, varren itäinen puoli kasvoi nopeammin kuin länsipuoli, jolloin kukka itse kääntyi kohti aurinkoa. Ja yöllä länsipuoli kasvoi nopeammin, ja varsi kääntyi toiselle puolelle.
Auringonkukan liikkeen salaisuus on varren epätasaisessa kasvussa. Tutkijoiden mukaan suora auringonvalo tappaa varren sisältämät kasvuhormonit, joita kutsutaan auksiineiksi. Näiden hormonien epätasainen jakautuminen varren kohdalla saa auringonkukan kasvamaan hitaammin aurinkoisella puolella ja nopeammin varjoisella puolella, jolloin koko varsi kallistuu kohti aurinkoa. Auringon asennon muuttuessa myös auksiinien jakautuminen varren suuntaan muuttuu, mikä puolestaan \u200b\u200bjohtaa muutokseen kukan kaltevuudessa.
Siten kasvin liike suoritetaan kasvumekanismiin osallistuvien erityisten moottorisolujen avulla, jotka sijaitsevat kukan joustavassa pohjassa. Kävi ilmi, että tämä liike riippui laitoksen sisäisestä kellosta - vuorokausirytmeistä, jotka hallitsevat päivän, yön, aamun ja illan puhkeamiseen liittyviä erilaisia \u200b\u200belämänprosesseja. Kello ohjaa kasvunopeutta ja saa varren toisen puolen kasvamaan nopeammin kuin toinen. Tämän ansiosta auringonkukka kääntyy vähitellen seuraamaan aurinkoa.
Kun auringonkukka kypsyy ja kukka avautuu, yleinen kasvu hidastuu ja kasvit lakkaavat liikkumasta päivän aikana orientoituneena itään. Tosiasia on, että kasvi reagoi voimakkaammin auringonvaloon varhain aamulla kuin iltapäivällä, joten se lakkaa vähitellen siirtymästä länteen päivän aikana.
Kuinka auringonkukat liikkuvat yöllä?
Kuten me kaikki tiedämme, avaamattomat auringonkukan silmut kohtaavat aurinkoa idässä, ja illalla he näkevät sen lännessä. Tässä olisimme voineet viimeistellä artikkelin, ellei yksi "mutta": aamulla auringonkukan silmut ohjataan jälleen itään! Esiin nousee täysin looginen kysymys: "miten?" Miksi auringonkukka liikkuu edelleen yöllä ilman auringon vaikutusta? Lisäksi yöllä auringonkukan liikkeet tapahtuvat paljon suuremmalla nopeudella kuin päivällä.
Yleisen pettymyksemme vuoksi tutkijat eivät voi vielä vastata tähän kysymykseen varmasti. Erään teorian mukaan yöllä auringonkukan solut vapauttavat energian, joka on kertynyt varren kallistamisen yhteydessä, "jousittaen" kukka takaisin. Toisen teorian mukaan varren yöliike ei ole riippuvainen auringosta ja johtuu itse auringonkukan "sisäisestä kellosta".
Miksi aikuinen auringonkukka on aina itään?
Kun varsi kasvaa ja kukka kasvaa raskaammaksi, kasvuhormonien uudelleen jakautuminen tuottaa vähemmän ja vähemmän havaittavia vaikutuksia. Lopulta auringonkukasta tulee liian raskas liikkumaan. Siksi kypsymisen jälkeen auringonkukka ei enää seuraa aurinkoa ja on aina suunnattu itään. Mutta miksi juuri itään?
Tutkijoilla ei myöskään ole tarkkaa vastausta tähän kysymykseen. Jotkut tutkijat väittävät, että eräänä iltana kukka "lähtee takaisin" itään eikä pysty enää toistamaan matkaa länteen.
Oli miten on, tutkijat jatkavat auringonkukan tutkimista, joka monille yllättäen osoittautui jotain paljon monimutkaisemmaksi kuin vain aurinkoa jatkuvasti seuraava kukka.
Kukkien heliotropismi
Heliotrooppiset kukat seuraavat auringon liikkumista taivaalla päivän aikana idästä länteen. Yöllä kukat voivat suuntautua melko sattumanvaraisesti, mutta aamunkoitteessa ne kääntyvät itään kohti nousevaa valaisinta. Liike suoritetaan erityisten moottorisolujen avulla, jotka sijaitsevat kukan joustavassa pohjassa. Nämä solut ovat ionipumppuja, jotka toimittavat kaliumioneja läheisiin kudoksiin, mikä muuttaa niiden turgoria. Segmentti taipuu varjostuspuolella sijaitsevien moottorisolujen pidentymisen vuoksi (hydrostaattisen sisäisen paineen nousun vuoksi). Heliotropismi on laitoksen vastaus siniseen valoon. Yksi heliotrooppisimmista kukista on auringonkukka, joka useimmissa muissa kukissa "seuraa" aurinkoa, varsinkin varhaisessa iässä, kunnes sen pää kasvaa suureksi ja muuttuu liian raskaaksi liikkumaan (tällä hetkellä kaikki sen voimat ovat keskittynyt siementen kypsymiseen). Suuremmalla tai pienemmällä määrällä melkein kaikki kukat ovat heliotrooppisia.
Jotkut aurinkoa tarkkailevat kasvit eivät ole puhtaita heliotrooppeja: niiden vuorokausiliikkeet alkavat auringonvalosta, ja ne jatkuvat usein jonkin aikaa sen katoamisen jälkeen.
On yleinen väärinkäsitys siitä, että auringonkukat "vetävät" aurinkoon (heliotropismi). Itse asiassa kypsä auringonkukan kukka on taipuvainen itään eikä liiku. Auringonkukan silmut (ennen kukintaa) ovat kuitenkin heliotrooppisia. He muuttavat suuntaa idästä länteen päivän aikana.
Moskova, 5. elokuuta - RIA Novosti. Auringonkukilla on hämmästyttävä kyky jatkuvasti "katsoa" aurinkoa mutaation ansiosta, joka muutti heidän "sisäisen kellonsa" työtä siten, että ne järjestävät hyvin epätavallisen hyvin sen solujen kasvun pakottaen kukinnan pyörimään itään päin. länteen päivänvalossa, Science-lehdessä julkaistun artikkelin mukaan.
"Se, että laitoksella on käsitys siitä, milloin ja missä aurinko nousee, sai minut olettamaan, että" biolohkon "ja auringonkukan kasvua säätelevien proteiini- ja geeniketjun välillä on yhteys. Mehiläiset ovat jopa mehiläiset houkuttelevat enemmän, koska he rakastavat lämpimiä pintoja ", kertoi Stacey Harmer Kalifornian yliopistosta, Davis, USA.
Tämän oletuksen perusteella Harmer ja hänen kollegansa paljastivat yhden vanhimmista ja mielenkiintoisimmista kasvitieteen mysteereistä tutkien niin kutsuttujen vuorokausirytmien työtä, jotka ohjaavat kaikkia kasvien ja eläinten solujen sisällä olevia prosesseja vuorokaudenaikasta riippuen. ja niiden vaikutus oksiinin, stimuloivan proteiinin, kasvuun.
Tätä varten artikkelin kirjoittajat kasvattivat useita auringonkukkia, joista osa istutettiin laboratorioon, jossa valo paloi jatkuvasti, ja toiset tavalliselle kentälle. Tutkijat kiinnittivät osan kasveista ammeisiin siten, etteivät ne voineet kääntyä seuraamaan aurinkoa, mikä antoi heille mahdollisuuden arvioida seurauksia, jotka aiheutuvat tällaisen evoluutiomuutoksen hylkäämisestä.
Van Goghin maalauksen auringonkukilla on geenimutaatioita, tutkijat ovat löytäneetVan Gogh -sarjassa esitetyillä auringonkukilla on merkkejä geenimutaatioista, Georgian yliopiston (USA) tutkijoiden julkaiseman artikkelin mukaan PLoS Genetics -lehdessä.Tämän liikkeen periaatteiden paljastamisessa heitä auttoi nerokas temppu, jonka yksi artikkelin kirjoittajista keksi - biologit ottivat merkin ja panivat useita pisteitä auringonkukan varteen, jota seurasivat videokameralla. Jos niiden välinen etäisyys muuttui, tämä tarkoitti, että kukan varsi kasvoi siellä, missä nämä pisteet vedettiin.
Havainnot ovat osoittaneet, että kukan liikkeen "moottori" oli kasvin sisäinen kello - joukko niihin "kytkettyjä" valoherkkiä proteiineja ja geenejä, jotka hallitsevat erilaisia \u200b\u200bpäivän, yön alkamiseen liittyviä elämänprosesseja. , aamulla ja illalla.
Jos päivän pituutta muutettiin keinotekoisesti, auringonkukat menettivät kykynsä suunnata kohti aurinkoa, vaikka keinotekoinen valonlähde liikkui "taivaankappaleen" yli samalla tavalla kuin todellinen aurinko. Tämä vaikutti välittömästi kielteisesti kukan kasvunopeuteen, biomassaryhmään ja siementen kehitykseen.
Huopahuovat "pisteet" kertoivat, miten tämä tapahtuu - kävi ilmi, että tämä kello vaikuttaa kukan liikkeeseen kahdella tavalla: säätämällä kasvunopeutta ja saamalla varren toinen puoli kasvamaan nopeammin kuin toinen. Tämän vuoksi auringonkukka muuttuu vähitellen päivällä, seuraten aurinkoa.
Tällä auringonkukan piirteellä voi olla yksi odottamaton evoluutio-plus - kuten Harmer ja hänen kollegansa havaitsivat, mehiläiset pitävät lämpimistä kukista, varsinkin aamulla, ja kääntyminen kohti aurinkoa auttaa kukka lämpenemään nopeammin ja houkuttelemaan lisää pölyttäjiä.