Растения используют солнечный свет не только как источник энергии для фотосинтеза, но и как информационный сигнал для управления широким спектром реакций развития и физиологических реакций на протяжении всего своего жизненного цикла. По сути, растения «видят» при помощи света, используя особые фоторецепторы. Можно сказать, что это «видение» гораздо совершеннее, чем у людей, хотя у растений и нет органов зрения в привычном нам понимании.
Последние исследования
У растений были идентифицированы многие типы фоторецепторов: фитохром (phy), криптохром (cry) и фототропин (phot), известные как основные рецепторы красного и синего света, соответственно. Фоторецепторы имеют фоторецептивные домены, связывающие хромофоры для поглощения световых сигналов. Таким образом, фоторецептор преобразует физический световой сигнал в биохимический, а затем световой сигнал распространяется по всему растению.
Фотобиология растений давно привлекает внимание биологов. Молекулярные механизмы, лежащие в основе восприятия света и нижестоящие сигнальные пути, которые регулируют различные физиологические реакции, интенсивно подвергались сомнению в течение нескольких десятилетий. Общий сигнальный механизм оставался нераскрытым до недавнего времени, но сейчас ученые приоткрыли эту завесу тайны.
Растения действительно «видят»
Технические достижения в области геномного анализа недавно позволили глубже проникнуть в генетический анализ передачи светового сигнала растений. Ученые рассмотрели свои недавние результаты о молекулярной эволюции трех фоторецепторов, phy, phot и neo, сосредоточив внимание на их доменных конструкциях. Геномный анализ показал, что семейства генов фитохромов широко встречаются не только у высших растений, но и у цианобактерий.
По сути, растения могут воспринимать свет везде, куда он проникает, включая толщу воды. Как только клетки улавливают хотя бы малое количество лучей, криптохромы растений сразу же реагируют на него. В их отдельных частях меняется даже молекулярная структура, идет переход от одной биологической единицы к сложной, состоящей из многих единиц, структуре. Это резко активирует гены.
Для чего растениям фоторецепторы?
Криптохромы для живых растений чрезвычайно важны, ведь их существование напрямую зависит от фотосинтеза. Растения должны правильно оценивать количество света, а также его качество, для правильного роста и развития. Именно это им и позволяют делать фоторецепторы.
Криптохромы помогают управлять самыми сложными жизненными процессами: прорастание семян, рост стеблей и листьев, определение времени цветения. Растения зависят от света и прекрасно распознают его, оценивают и действительно «видят». Это восприятие даже совершеннее человеческих глаз, зоркость которых ограничена временем суток, физическим состоянием организма и другими обстоятельствами.