Крошечные "рты" растений: лазерные технологии раскрывают эволюцию устьиц

Растения покрывают нашу планету миллионами крошечных «ртов» — устьиц, которые позволяют им «дышать». Эти микроскопические поры, расположенные на поверхности листьев, выполняют жизненно важную функцию: выпускают воду, поглощенную из почвы, и одновременно поглощают углекислый газ для фотосинтеза. Каждое устьице окружено парой «замыкающих клеток», которые функционируют как клапаны, регулируемые давлением — набухают, чтобы открыть пору, и сжимаются, чтобы закрыть её.
Крошечные "рты" растений: лазерные технологии раскрывают эволюцию устьиц
Изображение носит иллюстративный характер

Значение устьиц для жизни на Земле трудно переоценить. Они не только контролируют продуктивность растений и их чувствительность к засухе, но и влияют на глобальные циклы углерода и воды. Растениям необходимо точно регулировать работу устьиц, чтобы оптимизировать рост, минимизируя при этом риск высыхания.

Новаторское исследование, опубликованное в журнале PNAS, представляет революционный метод изучения устьиц с использованием микроскопически направленной лазерной технологии, разработанной Крейгом Бродерсеном из Йельского университета. Эта технология создает микроскопические пузырьки внутри клеток устьиц, позволяя ученым отслеживать размер пузырьков и скорость их схлопывания для определения давления в клетках. Исследование проводилось в сотрудничестве с экспертом по пузырькам Филиппом Мармоттаном из CNRS в Гренобле во время научной стажировки Бродерсена в Университете Тасмании.

Результаты исследования впечатляют: за несколько месяцев ученые произвели почти 500 измерений динамики давления в устьицах, что значительно превышает количество подобных измерений, проведенных за предыдущие 45 лет (менее 30). Исследование показало, что бриофиты (антоцеротовые и мхи) лишены базовых световых реакций, присущих другим наземным растениям, что подтверждает гипотезу о том, что самые ранние устьица, появившиеся 450 миллионов лет назад, были простыми клапанами.

Эволюционная история устьиц охватывает более 400 миллионов лет. Бриофиты, появившиеся около 450 миллионов лет назад, имели простые клапаноподобные устьица без сложных поведенческих механизмов. Папоротники и плауновидные представляют собой предковое состояние с пассивным контролем. В то же время современные хвойные и цветковые растения развили более активные гормональные механизмы контроля.

Различные группы растений демонстрируют отчетливо разное поведение устьиц. Это открытие имеет важное значение для понимания того, как растения адаптировались к различным экологическим условиям на протяжении эволюции. Поведение устьиц существенно эволюционировало со временем, что позволило растениям колонизировать разнообразные среды обитания на Земле.

Практическое применение этих открытий обширно. Они могут помочь предсказать, как различные группы растений будут реагировать на изменение климата. В сельском хозяйстве эти знания могут быть использованы для выявления сортов сельскохозяйственных культур с более эффективным использованием воды. Селекционеры растений могут разрабатывать сорта, лучше приспособленные к непредсказуемым водным ресурсам.

Понимание эволюции и функционирования устьиц также поможет лучше прогнозировать производительность лесов и сельскохозяйственных культур в будущих климатических условиях. Это особенно важно в контексте глобального изменения климата, когда многие регионы сталкиваются с изменяющимися режимами осадков и повышением температуры.


Новое на сайте

19208Как новые поколения троянов удаленного доступа захватывают системы ради кибершпионажа и... 19207Почему мировые киберпреступники захватили рекламные сети, и как Meta вместе с властями... 19206Как фальшивый пакет StripeApi.Net в NuGet Gallery незаметно похищал финансовые API-токены... 19205Зачем неизвестная группировка UAT-10027 внедряет бэкдор Dohdoor в системы образования и... 19204Ритуальный предсвадебный плач как форма протеста в традиционном Китае 19203Невидимая угроза в оперативной памяти: масштабная атака северокорейских хакеров на... 19202Как уязвимость нулевого дня в Cisco SD-WAN позволяет хакерам незаметно захватывать... 19201Как Google разрушил глобальную шпионскую сеть UNC2814, охватившую правительства 70 стран... 19200Как простое открытие репозитория в Claude Code позволяет хакерам получить полный контроль... 19199Зачем киберсиндикат SLH платит женщинам до 1000 долларов за один телефонный звонок в... 19198Устранение слепых зон SOC: переход к доказательной сортировке угроз для защиты бизнеса 19197Скрытые бэкдоры в цепочках поставок по: атаки через вредоносные пакеты NuGet и npm 19196Как абсолютная самоотдача, отказ от эго и физиологическое переосмысление тревоги помогают... 19195Отказ от стратегии гладиаторов как главный драйвер экспоненциального роста корпораций 19194Цена ручного управления: почему отказ от автоматизации данных разрушает национальную...
Ссылка