Раскрыть загадку удалось ученым из США и Японии, о работе которых рассказывает phys.org. Они предположили, что сигнализация работает за счет электрических сигналов, которые переносятся ионами кальция. Это логичная идея, поскольку кальций присутствует во всех клетках, в том числе в составе рецепторов. Однако концентрация этого элемента быстро меняется, что осложняет доказательство гипотезы.
Чтобы в реальном времени отследить изменения концентрации кальция, исследователи создали особые генно-модифицированные растения. Их клетки вырабатывают белок, который при контакте с этим элементом флуоресцирует. Затем ученые записали на видео, как листья модифицированных растений реагируют на укусы насекомых и другие повреждения.
На записях можно видеть, как в ответ на внешнее воздействие по растению пробегает светящаяся волна, движущаяся от поврежденного листа к другим листьям. Ее скорость составила около 1 мм в секунду. Хотя по меркам нервной системы животных это очень медленно, для растений такая скорость почти мгновенна.
Эта реакция позволяет в течение нескольких минут повысить количество стрессовых гормонов и активировать защитные механизмы, среди которых складывание листьев и производство отпугивающих химических веществ.
Предыдущие исследования показали, что в защитной системе растений важную роль играют рецепторы глутамата — аминокислоты, которая считается основным нейромедиатором у животных, в том числе человека. Например, было доказано, что мутантные растения без таких рецепторов не могут реагировать на угрозу. Новое исследование подтвердило это предположение. На видеозаписях мутантные растения вместо светящихся волн демонстрировали короткие вспышки, которые не могли распространиться к другим листьям.
Судя по всему, достаточное выделение кальция происходит в ответ на выделение глутамата. Кроме того, введение этого гормона в кончик листа также приводило к срабатыванию сигнализации.
Рецепторы растений могут оказаться полезными и для человека. Например, американские исследователи предлагают использовать комнатные цветы в качестве индикаторов для оценки качества окружающей среды. В ответ на повышенную концентрацию радона или спор плесени растение изменит цвет листьев, предупредив хозяина об угрозе.
