植物は脳がなくても時間を知ることができます。

植物は脳がなくても時間を知ることができます。
時間はありましたか? Sameer Mishra / Shutterstock

複数のタイムゾーンを移動して苦しんだ人 時差ぼけ どれだけ強力なのかを理解します 生物時計は。 実際、人体のすべての細胞には独自の分子時計があり、24時間サイクルで体が生成する多くのタンパク質の数を毎日増減させることができます。 脳には、体の残りの部分を同期させるマスタークロックが含まれています。 光信号 環境に遅れないように目から。

植物には同様の概日リズムがあり、時刻を知らせるのに役立ち、夜明け前に光合成のために植物を準備し、 熱保護機構をオンにする その日の最も暑い時期の前に、花粉媒介者が訪れる可能性が最も高いときに蜜を生産します。 そして、人間のように、植物のすべての細胞は独自の時計を持っているように見えます。

植物は脳がなくても時間を知ることができます。
私たちの目と脳は、時間に応じて体内の活動を調整するために日光に依存しています。 Yomogi1 / Shutterstock

しかし、人間とは異なり、植物には時計の同期を保つための脳がありません。 それでは、植物はどのようにして細胞のリズムを調整するのでしょうか? 私たちの 新しい研究 植物内のすべての細胞が、局所的自己組織化と呼ばれるものを介して部分的に協調していることを示しています。 これは、植物細胞が効果的にタイミングを隣接する細胞と通信することです。 魚の群れ そして 鳥の群れ 彼らの隣人と相互作用することによって彼らの動きを調整します。

これまでの研究 時計の時間が植物の異なる部分で異なることがわかりました。 これらの違いは、さまざまな器官での時計タンパク質産生の毎日のピークのタイミングを測定することで検出できます。 これらの時計タンパク質は、生物学的プロセスで24時間の振動を生成します。

たとえば、時計タンパク質は、夜明けの直前に葉の光合成に関与する他のタンパク質の産生を活性化します。 植物全体の調和を保つために植物がどのようにタイミングを調整するかを理解するために、植物のすべての主要な器官の時計を調べることにしました。

植物がダニになる理由

ターレクレス(シロイヌナズナ)実生、時計タンパク質の数は各器官の異なる時間にピークに達する。 葉、根、茎などの器官は、光や温度などの局所的な微小環境からさまざまな信号を受信し、この情報を使用して独自にペースを設定します。

異なる器官のリズムが同期していない場合、植物は一種の内部時差ぼけに苦しんでいますか? 異なる器官の個々の時計は異なる時間にピークに達しますが、これは完全な混乱をもたらしませんでした。 驚くべきことに、細胞は空間的な波のパターンを形成し始め、隣接する細胞は互いにわずかに遅れています。 スタジアムやメキシコ人のスポーツファンが隣の人たちの後ろに立ち、群衆の中を波のような動きを作り出しているようなものです。

植物は脳がなくても時間を知ることができます。
植物細胞は隣同士で通信して時間を調整します。 ジェームズロック、著者提供

私たちの研究は、これらの波が、細胞が通信を開始するときの臓器間の違いから生じることを示しています。 1つのセル内のクロックタンパク質の数がピークに達すると、セルはこれを最初のセルのリードをたどり、より多くのクロックタンパク質を生成するより遅い隣人に伝えます。 これらのセルは、その隣のセルに対して同じことを行います。 このようなパターンは、自然界の他の場所で観察できます。 ある種のホタル種は、空間波パターンを形成します フラッシュを同期する 隣人と。

細胞による局所的な意思決定は、細胞間のシグナル伝達と組み合わされて、植物が脳なしで意思決定を行う方法かもしれません。 植物のさまざまな部分にある細胞が、成長方法についてさまざまな決定を下すことができます。 シュートと根の細胞は、それぞれの条件に合わせて成長を個別に最適化できます。 シュートは光が遮られない場所に向かって曲がることができ、根は水またはより栄養豊富な土壌に向かって成長することができます。 また、植物が 臓器の損失を乗り切る 被害や草食動物に食べられて

これは、科学者が「可塑性」と呼ぶ環境の変化に対処するために、植物が成長と発達を継続的に適応させる方法を説明するかもしれません。 植物がどのように決定を下すかを理解することは、単に興味深いだけでなく、科学者が気候変動によってますます変化する環境に対応できる新しい植物品種を育てるのに役立ちます。会話

著者について

細胞生物学の博士研究員、マーク・グリーンウッド、 ケンブリッジ大学 システムバイオロジーの研究グループリーダーであるジェームスロック、 ケンブリッジ大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

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