Нила Иваненко 
В научных кругах эти кадры назвали "просто невероятными". В отличие от ученых, далеко не все обычные люди знают, что растения окружены тонким туманом соединений, которые переносятся по воздуху. Растения используют их для общения и защиты. Подобно запахам, эти соединения отпугивают голодных травоядных и предупреждают зеленых соседей о приближающихся хищниках.
Ученым было известно об этих защитных свойствах растений еще с 1980-х годов. С тех пор их обнаружили у более чем 80 видов флоры. И вот теперь команда исследователей из Университета Сайтама (Япония) применила методы визуализации в реальном времени, чтобы выяснить, как растения получают эти воздушные сигналы тревоги и реагируют на них. Ведь в течение длительного времени ученые знали, как растения отправляют сообщения, но не понимали, как они их получают.
Как проходило исследование
Молекулярные биологи Юри Аратани и Такуя Уэмура вместе со своими коллегами установили помпу для переноса соединений, выделяемых поврежденными и пораженными насекомыми растениями на своих неповрежденных соседей. Для наблюдения за процессом команда использовала флуоресцентный микроскоп.
Исследователи посадили гусениц (Spodopteralitura) на листья томат и гусеницы обыкновенной (или резушки Таля, Arabidopsis thaliana) - распространенного сорняка семейства горчичных. А затем наблюдали за реакцией неповрежденной гусынки, на которой не было гусениц, на сигналы опасности.
Это растение не было обычным сорняком: его генетически изменили. Его клетки содержали биосенсор, излучавший зеленый свет при обнаружении притока ионов кальция. Кстати, сигналы ионов кальция используют для общения и человеческие клетки, рассказало издание Science Alert.
Команда визуализировала, как неповрежденные экземпляры реагировали на летучие соединения, которые выделяли в течение нескольких секунд после повреждения их соседи. Неповрежденные растения четко воспринимали сообщения своих травмированных соседей, отвечая всплесками сигналов кальция, которые пробегали по их листочкам.
Анализируя перенесенные воздухом соединения, исследователи обнаружили, что два из них - Z-3-HAL и E-2-HAL - индуцируют сигналы ионов кальция об опасности. Они также выяснили, какие именно клетки первыми реагируют на сигналы опасности. Для этого ученые оснастили растения гусыни обыкновенной флуоресцентными сенсорами в замыкательных, мезофильных и эпидермальных клетках.
Замыкательные клетки - это бобообразные клетки на поверхности растений, которые образуют устьица: маленькие поры. Они открываются в атмосферу, когда растения "дышат" углекислым газом. Клетки мезофила являются внутренней тканью листков, а эпидермальные клетки - их внешним слоем или кожицей.
Когда растения гусыни подвергались воздействию Z-3-HAL, запирающие клетки генерировали сигналы кальция в течение минуты, после чего клетки мезофила улавливали сообщения.
Ученые отметили, что предварительная обработка растений фитогормоном, который закрывает поры, значительно снижает передачу сигналов кальция. Поэтому можно предположить, что устьица выполняют роль "ноздрей" растений.
Как отметил старший автор исследования Масацугу Тойота, ученые в конце концов раскрыли сложную историю того, как, когда и где растения реагируют на предупредительные сообщения от своих соседей, которым угрожает опасность.
Выводы из исследования опубликовал журнал Nature Communications.
