Як рослини повідомляють час | Даша Севедж

Дивитися повний урок: http://ed.ted.com/lessons/how-plants-tell-time-dasha-savage

Ранкові красоти розкривають свої пелюстки рано-вранці наче за годинником. Біла водяна лілія, що згортається, сигналізує про настання вечора. А місячні квіти, як свідчить їх назва, цвітуть тільки під нічним небом. Що дає рослинам природне відчуття часу? Даша Севедж досліджує, як циркадні ритми діють, як внутрішній вказівник часу для флори та фауни.

Урок Даші Севедж, анімація Аві Офер.

У 18-тому столітті

шведський ботанік Карл Лінней
створив квітковий годинник,

в основі якого було цвітіння рослин,

а саме те, що квітка розкривається і
закривається в певну годину дня.

План Ліннея не був ідеальним,
але ідея, що стояла за цим, була правильна.

Квіти направду можуть відчувати час,
згідно свого режиму.

Вранішні квітки, як за годинником,
розкривають свої пелюстки раннього ранку.

а згортання білих водяних лілій
свідчить про те, що вже пізній вечір.

а нічні квіти, як зрозуміло з назви,
розквітають лише під нічним небом.

Але що дає рослинам таке вроджене
відчуття часу?

І не тільки рослинам, до речі.

Здається, що багато організмів на землі
мають природнє розуміння,

в якій саме частині циклу дня вони є.

А все це через циркадні ритми

внутрішніх годинників,
які цокають у багатьох живих істот.

Ці біологічні годинники
дозволяють організмам стежити за часом

і вхоплювати зовнішні сигнали,
які допомагають їм адаптуватися.

Це важливо, тому що обертання планети
і частота оборотів

змушують нас постійно перебувати в русі,

хоча це все відбувається циклічно
і передбачувано.

Циркадні ритми об'єднують різні сигнали,

щоб регулювати, коли організм має
прокидатися, коли спати,

а коли бути активним.

Для рослин світло і температура
є сигналами, які запускають різні реакції

на молекулярному рівні.

Клітини стебла, листків і квіток містять
в собі фітохроми -

маленькі молекули,
що детектують світло.

Коли це відбувається, фітохроми ініціюють
ланцюг хімічних реакцій,

що передають цей сигнал до ядра клітини.

Там транскрипційні фактори
запускають синтез білків,

що відповідають за світлозалежні процеси,

такі як фотосинтез.

Фітохроми не тільки сприймають
світло в рослинах,

вони ще сприймають ту маленьку різницю

у поширенні довжини хвиль на рослину.

З цим неймовірно точним відчуттям

фітохроми дозволяють рослинам відрізняти
різницю в часі

між серединою дня та вечором

незалежно від місця,
під прямим сонцем чи в тіні,

дозволяючи рослинам адаптувати власні
хімічні реакції відповідно до середовища.

Це стосується тих,
що розцвітають найраніше.

Така рослина вже є активною
за пару годин до сходу сонця,

і синтезує РНК матрицю для
свого фотосинтезуючого апарату.

Коли фітохроми детектують
збільшення яскравості світла,

рослина синтезує більше
світловловлюючих молекул.

Отже вона може синтезувати і рости
протягом цілого ранку.

Після накопичення вранішнього світла

рослини починають синтезувати довгі
ланцюги енергії протягом решти частини дня

у формі полімерів глюкози,
наприклад, крохмалю.

Заходить сонце і робота завершена,

хоча рослина зовсім
не пасивна вночі.

За відсутності сонячного світла

рослина метаболізує і росте,

за рахунок розщеплення крохмалю,
який вона синтезувала попереднього дня.

Багато рослин мають сезонні ритми.

Навесні вони розтають, взимку замерзають,

фітохроми відчувають довші дні
і збільшення інтенсивності світла,

і наразі ще не відомий їхній механізм
детектування зміни температури.

Ці системи передають
нову інформацію по рослині

і спонукають її створювати бутони квіток

для можливості запилення в теплішу погоду.

Циркадні ритми, по суті, є зв'язком
між рослиною і навколишнім середовищем.

Ці коливання походять із самої рослини.

Кожне з них має свій окремий ритм.

Навіть більше, ці годинники
можуть адаптуватися до коливань

змін навколишнього середовища
та сигналів.

На планеті, яка в постійному русі,

саме циркадні ритми дозволяють рослинам
дотримуватися їхніх графіків

і зберігати свій власний час.