Круглые почки растений превращаются в относительно плоские листья оттого, что клетки в основании и по краям "зародыша" листа делятся быстрее, чем на кончике и в середине почки - из-за этого "конус" почки разворачивается в плоский лист по "программе" из нескольких простейших математических законов, заявляют британские ученые в статье, опубликованной в журнале Science.
Форма тела животных и стебля растений, их окраска и другие внешние отличительные признаки зачастую определяются физическими феноменами. Так, кишечник всех позвоночных животных укладывается в петли по одной и той же математической формуле, а полоски на теле рыбы-зебры возникают из-за взаимного электрического отталкивания пигментных клеток двух типов.
Группа биологов под руководством Энрико Коэна (Enrico Coen) из Исследовательского парка города Норвич (Великобритания) наблюдала за формированием новых листьев у растения арабидопсис (Arabidopsis thaliana).
В рамках своей работы Коэн и его коллеги вырастили несколько обычных ростков арабидопсиса и несколько мутантных растений, форма листьев которого была деформирована. Они покрывали листья слоем флуоресцентной краски, которая светилась при облучении ультрафиолетовым излучением, и следили за ними при помощи видеокамеры высокого разрешения.
Как объясняют ученые, ткани почки постепенно "растягиваются" по мере развития листа и изменение интенсивности свечения краски позволяет определить, какие участки растут быстрее других.
Оказалось, что клетки листьев арабидопсиса делились с разной скоростью на протяжении всего времени роста листа. Быстрее всего росло основание листа и его края, тогда как клетки его кончика и середины делились намного медленнее, чем остальные части бывшей почки.
Исследователи измерили скорость роста в разных частях листа и обнаружили, что она меняется по нескольким относительно простым математическим законам. На их основании ученые построили компьютерную модель растущего листа, имитирующую процесс превращения бочкообразной почки в плоский лист.
"Эта модель не является простым набором картинок листа на разных стадиях развития. Для точного воспроизведения процесса роста нам пришлось вывести несколько математических законов, которые управляют формированием листа", - пояснил Коэн.
По словам ученых, их модель может быть использована другими биологами для поиска генов, которые отвечают за исполнение "законов раскрытия почки" внутри клеток растений.
http://eco.ria.ru/discovery/20120302/583828583.html |
