24.06.2013

Растения подсчитывают, сколько крахмала они могут съесть за ночь

Чтобы не голодать в тёмное время суток, но при этом не переставать расти, растения корректируют скорость расхода запасённого крахмала, исходя из длины ночи и общего запаса питательного углевода, пишет Phys.Org.

В течение дня растения с помощью энергии, получаемой из солнечного света, превращают углекислый газ в сахара. А те (в том числе крахмал) потом идут в пищу самому растению, поставляя энергию делению клеток, сборке биологических макромолекул, поддержанию физиологических процессов и т. д. Но когда наступает ночь, растения уже не могут синтезировать крахмал, и им приходится полагаться на запасы углеводов, сделанные днём.

При этом очевидно, что питательные вещества нужно расходовать так, чтобы их хватило до рассвета. Задача непростая, если учесть, что ночи могут быть длинными и короткими, а запасы углеводов большими и не очень. Для точного расчёта нужно знать арифметику. И исследователи из Центра Джона Иннеса (Великобритания) обнаружили, что растения её «знают».

Собственно, арифметическое действие нужно только одно — деление, чтобы поделить запасы углеводов на время, оставшееся до рассвета. Мартин Хауард и Элисон Смит вместе с коллегами выяснили, что в листьях растений есть механизм, оценивающий запас крахмала; информация же о продолжительности ночи поступает от биологических часов. После деления одного на другое метаболизм растений корректируется так, чтобы до наступления дня израсходовалось не более 95% запасов крахмала.

Свою гипотезу исследователи обосновали в математической модели, описывающей расход крахмала в растительных клетках в зависимости от двух переменных: общего количества питательного углевода и времени, которое нужно протянуть до рассвета. Данные об общем количестве крахмала стимулируют его расход, а информация о времени, наоборот, тормозит. От их соотношения зависит, как быстро растение будет подъедать свои запасы.

Модель была подкреплена опытами с растениями Arabidopsis thaliana, у которых либо были мутации в генах, отвечающих за расщепление крахмала, либо нарушен суточный ритм. Такая бухгалтерия, по словам учёных, нужна растениям для того, чтобы с максимальной эффективностью использовать имеющиеся ресурсы: с одной стороны, как можно больше запасов расходуется на рост организма, с другой — до голода дело всё равно не доходит.

Результаты исследования готовятся к публикации в журнале eLife, пока же с препринтом статьи можно ознакомиться на сайте arXiv.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. compulenta.computerra.ru