Augiem nav smadzeņu, tomēr tie spēj noteikt laiku

Arī augiem ir līdzīgs diennakts ritms, kas palīdz tiem noteikt laiku, lai varētu līdz rītausmai sagatavoties fotosintēzes procesam. Pirms dienas karstākās daļas tiek iedarbināti mehānismi, kas aizsargā no svelmes, kā arī tiek ražots nektārs, lai sagatavotos brīdim, kad ieradīsies apputeksnētāji. Līdzīgi kā cilvēkam, arī katra auga šūna ir aprīkota ar tādu kā pulksteni.

Tiesa, augiem nav smadzeņu, kas varētu sinhronizēt visu šūnu darbību. Tas liek uzdot jautājumu: kā gan augi koordinē savu šūnu ritmus?

Jaunā pētījumā, kas publicēts zinātniskajā žurnālā “PLOS Biology”, parādīts, ka visas šūnas augā saskaņojas, pateicoties tādai kā vietējai pašorganizācijai. Proti, auga šūnas sinhronizējas cita ar citu līdzīgi kā zivju pulks vai putnu kāsis.

Iepriekšējos pētījumos atklāts, ka pulksteņa laiks dažādās auga daļās atšķiras. Šīs atšķirības var noteikt, izmērot proteīnu līmeņus šajās daļās. Tā saucamie pulksteņa proteīni 24 stundu ciklā bioloģiskajos procesos augā sasniedz dažādu līmeni.

Pulksteņa proteīni arī aktivizē citu proteīnu rašanos, kas ir atbildīgi par fotosintēzes procesiem auga lapās īsi pirms saullēkta. Tāpēc zinātnieki nolēma izpētīt proteīnu rašanos dažādās auga daļās, lai saprastu, kā augs jūt laiku un notur harmonijā visas savas daļas.

Kas liek augam “tikšķēt”?

Mēs atklājām, ka Tāla sīkplikstiņa (Arabidopsis thaliana) dēstā pulksteņa proteīnu līmenis dažādās daļās zenītu sasniedz atšķirīgos laikos. Tādi auga orgāni kā lapas, saknes un kāts saņem atšķirīgus signālus no to vietējās mikrovides (piemēram, no gaismas un temperatūras svārstībām) un informāciju izmanto, lai radītu savu dienas ritmu.

Bet, ja reiz atsevišķos auga orgānos ritms nav sinhronizēts, vai augs nepiedzīvo kaut kāda veida iekšējo diskomfortu, kas radies laika nesakritības dēļ? Pārsteidzoši, bet augā haoss neveidojas. Gluži otrādi – auga šūnas veido tādus kā telpiskos viļņu modeļus, kad katra kaimiņu šūna viena no otras nedaudz atpaliek laikā. Tas ir līdzīgi kā sporta fanu veidots “vilnis” stadiona tribīnēs, kad katrs nākamais cilvēks pieceļas pavisam nedaudz vēlāk kā iepriekšējais.

Pētījums parāda, ka šie viļņi ceļas atšķirību dažādos auga orgānos dēļ, kad šūnas sāk savā starpā komunicēt. Kad pulksteņa proteīnu skaits šūnā sasniedz zināmu līmeni, šūna ziņo par to savam lēnākajam kaimiņam, kurš seko pirmās šūnas paraugam un arī pavairo pulksteņa proteīnu skaitu.

Proteīnu kontrole šūnā un signalizēšana par to citām šūnām varētu būt pamatā tam, kā augi bez smadzenēm pieņem lēmumus par to, kā jāveidojas dažādām auga daļām.

Tas varētu skaidrot, kā augi spēj adaptēt savu augšanu un attīstību dažādiem apstākļiem un vidēm.