Біологія
Біологія

Плоди помідорів зреагували на їх поїдання електричною сигналізацією

Досліди бразильських науковців показали, що плоди помідорів при їх поїданні шкідником посилають до решти рослини електричні сигнали. Таким чином вони можуть активувати захисні функції у віддалених частинах рослини, йдеться у статті науковців у журналі Frontiers in Sustainable Food Systems.

Wikimedia Commons

Wikimedia Commons

Звідки ідея дослідження?

Робота нервової системи, та й усього організму, тварин покладається на функціонування спеціалізованих клітин, які здатні передавати електричні сигнали. Це забезпечує правильне виконання функцій органами та реакції на зовнішні стимули, зокрема, рухові. Нерухомі рослини нервової системи не мають, однак їхні клітини теж передають електричні сигнали. Зовнішні подразники можуть так само викликати різкі зміни мембранного потенціалу рослинних клітин, як і у тварин. Деякі попередні дослідження вказували, що таким чином рослини можуть реагувати на пошкодження листків та передавати сигнал про це іншим листкам. У новій роботі вчені з Бразилії вирішили дослідити, чи властиве таке ж явище для плодів рослин. Це здається логічним, оскільки інші сигнальні шляхи, наприклад, гормональні, забезпечуються током соку через рослину, але у випадку з плодами поживні речовини надходять переважно лише до них, але не від них.

Як вивчали рослинні електричні сигнали?

Об'єктом дослідження науковці обрали помідор (Solanum lycopersicum). У процесі дослідження рослини помістили в клітку Фарадея, яка блокує зовнішні електричні поля. Водночас до помідорів підвели електроди, що з'єднали плоди з пагонами рослин. Це зроблено, щоб відстежувати електричні зміни в плодах та рослині до, під час та після того, як їх піддали атаці гусениці совки бавовникової (Helicoverpa armigera) на 24 години. Вчені обрали саме цю комаху, тому що це небезпечний шкідник, який полюбляє живитися томатами, виїдаючи в них глибокі отвори, часто спричиняючи цим значні збитки сільськогосподарському сектору.

Крім цього, увагу дослідники звертали на біохімічні реакції в різних частинах рослин, наприклад, виділення захисних хімічних речовин. Для кращої інтерпретації результатів науковці проаналізували їх за допомогою алгоритмів машинного навчання.

Як зреагував помідор на шкідника?

Результати вказують, що з 90-відсотковою точністю існує чітка відмінність між електричними сигналами помідорів до та після нападу гусениць. При цьому реакція рослини сильно залежала від того, зрілі плоди в помідора чи ще зелені. Це наводить на думку, що електрична сигналізація може бути залучена в процесі дозрівання. Поїдання плодів гусеницями також спровокувало біохімічні зміни — рослина почала активніше виробляти перекис водню, який має протимікробні властивості, що може бути захисною реакцією проти бактеріальних інфекцій, які можуть виникнути після атаки гусеницями. Але що цікаво, цей процес відбувався навіть у тих плодах, які гусінь не чіпала, а також у віддалених листках помідора.

Тож результати показали, що плоди помідорів теж здатні реагувати на біотичні стимули й передавати електричні сигнали до пагонів. Автори допускають, що саме ці електричні сигнали, які виникли в плодах у відповідь на поїдання шкідником, могли спричинити стимулювати згадану захисну реакцію у віддалених частинах рослини. Хоча вони не відкидають, що до такої відповіді міг призвести сукупний вплив електричних та хімічних сигналів, виділених внаслідок атаки гусені.