Planteceller signalerer mellem hinanden om at blive enige om, hvornår klokken er


Enhver, der har rejst over flere tidszoner og lidt jetlag, vil forstå, hvor kraftfulde vores biologiske ure er. Faktisk har hver celle i den menneskelige krop sit eget molekylære ur, der er i stand til at generere en daglig stigning og fald i antallet af mange proteiner, som kroppen producerer i løbet af en 24-timers cyklus. Hjernen indeholder et masterur, der holder resten af ​​kroppen synkroniseret ved hjælp af lyssignaler fra øjnene for at holde sig i tide med miljøet.

Planter har lignende døgnrytmer, der hjælper dem med at fortælle tidspunktet på dagen, forberede planter til fotosyntesen inden daggry, tænde for varmebeskyttelsesmekanismer inden den varmeste del af dagen og fremstille nektar, når pollinatorer mest sandsynligt besøger. Og ligesom hos mennesker ser enhver celle i planten ud til at have sit eget ur.

Men i modsætning til mennesker, har planter ikke en hjerne til at holde deres ure synkroniseret. Så hvordan koordinerer planter deres cellulære rytmer? Vores nye forskning viser, at alle celler i planten delvist koordineres gennem noget, der kaldes lokal selvorganisation. Dette er effektivt plantecellerne, der kommunikerer deres timing med naboceller, på en lignende måde som hvordan skoler af fisk og flokke af fugle koordinerer deres bevægelser ved at interagere med deres naboer.

Tidligere forskning fandt, at urets tid er forskellig i forskellige dele af en plante. Disse forskelle kan detekteres ved at måle timingen af ​​de daglige toppe i ureproteinproduktion i de forskellige organer. Disse urproteiner genererer 24-timers svingninger i biologiske processer.

For eksempel aktiverer ureproteiner produktionen af ​​andre proteiner, der er ansvarlige for fotosyntesen i blade lige før daggry. Vi besluttede at undersøge uret på tværs af alle de store organer i planten for at hjælpe os med at forstå, hvordan planter koordinerer deres timing for at holde hele planten tikker i harmoni.

Hvad får planter til at krydse

Vi fandt det i Thale Cress (Arabidopsis thaliana) frøplanter, antallet af urproteiner toppe på forskellige tidspunkter i hvert organ. Organer, såsom blade, rødder og stængler, modtager forskellige signaler fra deres lokale mikromiljø, såsom lys og temperatur, og bruger disse oplysninger til uafhængigt at indstille deres eget tempo.

Hvis rytmer i forskellige organer ikke er synkroniserede, lider planter af en slags intern jetlag? Mens de individuelle ure i forskellige organer topper hinanden på forskellige tidspunkter, resulterede dette ikke i fuldstændig kaos. Overraskende begyndte celler at danne rumlige bølgemønstre, hvor naboceller hænger lidt efter hinanden i tiden. Det er lidt som et stadion eller "mexicansk" bølge af sportsfans, der står op efter folket ved siden af ​​dem for at skabe en bølgelignende bevægelse gennem mængden.