Plantele isi regleaza fototropismul intr-un mod surprinzator

Plantele nu au organe vizuale, dar cum stiu acestea de unde vine lumina?

Intr-un studiu original care combina expertiza in biologie si inginerie, o echipa condusa de profesorul Christian Fankhauser de la UNIL a descoperit ca un tesut vegetal sensibil la lumina foloseste proprietatile optice ale interfetei dintre aer si apa pentru a genera un gradient usor care este „vizibil” pentru planta.

Majoritatea organismelor vii (microorganisme, plante si animale) au capacitatea de a determina originea unei surse de lumina, chiar si in absenta unui organ de vedere comparabil cu ochiul. Aceste informatii sunt de nepretuit pentru orientarea sau pozitionarea optima in mediu.

A percepe de unde vine lumina este deosebit de important pentru plante, care folosesc aceste informatii pentru a-si pozitiona organele, fenomen cunoscut sub numele de fototropism.

Acest lucru le permite sa capteze mai multe razele solare, pe care apoi le transforma in energie chimica prin procesul de fotosinteza, un proces vital care este necesar pentru producerea aproape a tuturor alimentelor pe care le consumam.

Desi fotoreceptorul care initiaza fototropismul este cunoscut de mult timp, proprietatile optice ale tesutului fotosensibil al plantei au ramas pana acum un mister.

O caracterisica surprinzatoare – ce a descoperit noul studiu

Un studiu multidisciplinar publicat in Science, care combina expertiza echipelor DrSc. Christian Fankhauser (profesor titular si director al Centrului de Genomica Integrativa din Facultatea de Biologie si Medicina din cadrul UNIL), DrSc. Andreas Schüler (seful grupului de Nanotehnologie pentru conversia energiei solare la Laboratorul de energie solara si fizica a cladirilor din cadrul EPFL) si Centrul de microscopie electronica al UNIL a descoperit o caracteristica surprinzatoare a tesutului care le permite plantelor sa detecteze semnale luminoase directionale.

„Totul a inceput cu observarea unui mutant din specia model Arabidopsis Thaliana, a carui tulpina era surprinzator de transparenta”, explica Fankhauser, care a condus cercetarea.

Plantele din aceasta specie nu au reusit sa raspunda corect la lumina. Biologul UNIL a decis apoi sa apeleze la abilitatile colegului sau Schüler de la EPFL, pentru a compara in continuare proprietatile optice specifice ale probelor mutante fata de cele de tip salbatic.

„Am constatat ca aspectul natural laptos al tulpinilor plantelor tinere salbatice se datora de fapt prezentei aerului in canalele intercelulare localizate precis in diverse tesuturi. La exemplarele mutante, aerul este inlocuit cu un lichid apos, dandu-le un aspect translucid”, spune Fankhauser.

Cum determina plantele originea sursei de lumina

Dar ce scop servesc astfel de canale umplute cu aer? Acestea permit tulpinii fotosensibile sa stabileasca un gradient de lumina care poate fi „citit” de catre plante.

Plantele pot determina apoi originea sursei de lumina. Acest fenomen se datoreaza proprietatilor optice diferite ale aerului si apei, care alcatuiesc majoritatea tesuturilor vii.

„Mai specific, aerul si apa au indici de refractie diferiti. Acest lucru duce la imprastierea luminii pe masura ce trece prin rasad. Cu totii am observat acest fenomen atunci cand admiram un curcubeu”, explica Martina Legris, postdoctorand in grupul lui Fankhauser.

Datorita cercetarilor lor, oamenii de stiinta au dezvaluit un nou mecanism care le permite organismelor vii sa perceapa de unde vine lumina, permitandu-le sa-si pozitioneze organele, cum ar fi frunzele, intr-un mod care optimizeaza captarea luminii pentru fotosinteza.

Studiul a oferit, de asemenea, o mai buna intelegere a formarii canalelor intercelulare umplute cu aer, care au o serie de alte functii la plantele de pe Terra, pe langa formarea de gradienti de lumina.

Printre alte utilizari, aceste canale favorizeaza schimbul de gaze si, de asemenea, fac posibila rezistenta la hipoxie (reducerea cantitatii de oxigen) in caz de inundatie.

Dezvoltarea lor de la stadiul embrionar pana la maturitate este inca foarte putin inteleasa. Resursele genetice utilizate in acest studiu vor fi utile pentru a intelege mai bine formarea si mentinerea acestor structuri interesante.

Urmariti acest site – curiozitati stiinta – pentru a afla si alte lucruri noi si interesante despre universul in care traim!

Sursa: science.org, phys.org, biotechniques.com.

Foto: Jiří Kameníček.

Acest articol a fost sustinut de cititori ca tine.

Misiunea noastra este sa oferim publicului stiri precise si captivante despre stiinta. Aceasta misiune nu a fost niciodata mai importanta decat este astazi.

Nu putem face, insa, acest lucru fara tine.

Sprijinul tau ne permite sa pastram continutul acestui blog gratuit si accesibil. Investeste in jurnalismul stiintific donand chiar astazi.