30.04.2013

Мечтают ли растения об эякуляции?

Оплодотворение у растений имеет общие черты с оплодотворением у животных: чтобы добраться до женских половых клеток, пыльца выпускает упругую пыльцевую трубку, которая под действием гидростатических сил раздвигает ткани растения и в нужный момент выбрасывает жидкость с мужскими половыми клетками.

Процессы оплодотворения у животных и растений столь несхожи, что странно было бы их сопоставлять. Для начала стоит вспомнить, что пыльца (или пыльцевое зерно) у растений — это не мужская половая клетка и даже не половой орган, а отдельная фаза жизненного цикла, называемая гаметофитом. Если не вдаваться в подробности анатомии и генетики, можно сказать, что растительный гаметофит — это скопление клеток, прячущихся под оболочкой пыльцевого зерна, задача которого — производить мужские половые клетки. Пыльца с гаметофитом внутри летит по воздуху (или едет на насекомом-опылителе) и приземляется на женский цветок. И тут перед мужским гаметофитом внутри пыльцы встаёт задача добраться до женского гаметофита.

Вот начиная с этого момента между оплодотворением у растений и оплодотворением у человека можно усмотреть определённое сходство, хотя и чисто внешнее. Из пыльцевого зерна начинает прорастать пыльцевая трубка, которая протискивается сквозь ткани пестика, стремясь добраться до женских половых клеток. Внутри пыльцевой трубки содержатся две генеративные клетки, которые и оплодотворят женские половые клетки. Мужские клетки движутся вместе с пыльцевой трубкой, находясь на её переднем конце.

Это, разумеется, чем-то напоминает спаривание у животных, когда мужская «трубка» проникает в женские половые пути и проводит по ним мужские половые клетки. (Хотя пыльцевая трубка состоит из одной клетки, в отличие от мужских половых органов у животных.) В общих чертах биологи представляли себе этот процесс, но его детали — как пыльцевое зерно движется сквозь ткани пестика, как прокладывает себе путь — оставались неизвестными.

Понятно, что растущая пыльцевая трубка должна испытывать сильнейшее давление со стороны окружающих её тканей. Исследователи из Монреальского университета (Канада) попробовали измерить давление, которое приходится преодолевать пыльцевой трубке японской камелии. Они создали микроканал из полидиметилсилоксана, через который надо было прорасти пыльцевой трубке. Этот микроканал был достаточно узок и при этом эластичен, чтобы пыльцевая трубка могла его раздвинуть и по его деформации можно было измерить силу, с которой она работала.

Чем сильнее сужался канал, тем большее давление развивала пыльцевая трубка. Как пишут исследователи в журнале PNAS, «настойчивость» пыльцевой трубки порой достигала 150 кПа, что примерно равно давлению в автомобильной шине. Сам искусственный канал был чуть сильнее заужен, чем канал внутри настоящего пестика, поэтому понятно, что в природе у пыльцевой трубки тем более нет проблем, чтобы пройти сквозь пестик. В общем, удалось показать, что гидростатические силы обеспечивают правильное проникновение мужских половых клеток в женский гаметофит: если бы не ответное давление, развиваемое пыльцевой трубкой, она просто передавилась бы где-нибудь посередине, и оплодотворяющие клетки не дошли бы до цели.

Когда пыльцевая трубка наконец добиралась до противоположного конца канала, её буквально разрывало от внутреннего давления, и из неё выплёскивалась жидкость вместе с мужскими оплодотворяющими клетками. Накаченная жидкостью, чтобы не гнуться, проникающая трубка, которая разряжается жидкостью... Ассоциации с эякуляцией напрашиваются сами собой. (Впрочем, у животных и людей эякуляция, к счастью, не приводит к разрыву мужской «трубки».)

По мнению исследователей, именно так может происходить освобождение мужских клеток в настоящем цветке: при движении пыльцевой трубки в ней развивается необходимое давление, которое разрывает её в нужный момент. Понятно, что давление должно достичь необходимого значения именно в нужный момент, никак не раньше, потому что если трубку разорвёт ещё в пути, оплодотворяющие клетки просто пропадут, так как сами двигаться не могут. Впрочем, чтобы гипотеза о растительной эякуляции получила окончательное признание, её нужно подтвердить на живых цветах.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. compulenta.computerra.ru