В размножении цветов и мышлении человека участвует один и тот же механизм
Команда португальских исследователей обнаружила, что цветочная пыльца "общается" с пестиком при помощи механизма, который также работает и в нервной системе животных.
Помимо тонкостей размножения цветов, это исследование является хорошей иллюстрацией того, как одни и те же механизмы могут участвовать в совершенно разных процессах. В данном случае - росте пыльцевых трубочек и нервной деятельности животных.
Попадая на пестик, пыльца прорастает, образуя длинную тонкую пыльцевую трубочку, которая проникает по пестику в завязь цветка к находящимся там женским половым клеткам. По растущей пыльцевой трубочке плазма и половое ядро пыльцы проходят к одной из женских половых клеток и оплодотворяют ее, давая начало развитию зародыша нового растения.
Одним из самых базовых способов проведения сигналов в клетках эукариот является изменение внутриклеточного уровня ионов кальция Ca2+, что может запускать в клетке целые каскады реакций, приводя в итоге к изменению состояния или поведения клетки. Ионов кальция в клетке очень мало - на пять порядков меньше, чем во внеклеточной жидкости. Для того чтобы менять уровень ионов кальция, должны существовать некоторые каналы, снабженные рецепторами. Когда рецептор возбуждается в ответ на какое-то раздражение (физическое или химическое), канал открывается и уровень кальция повышается, вызывая требуемую реакцию клетки. Авторы исследования показали, что одним из типов таких рецепторов-каналов являются глютамат-подобные GLR-рецепторы, которые широко используются и в человеческой нервной системе. Эти рецепторы открываются в присутствии очень редкой аминокислоты Д-серина, которая также является одним из игроков на поле межнейронной коммуникации в центральной нервной системе животных. Таким образом, оказалось, что механизмы, регулирующие рост пыльцевой трубочки, также обеспечивают (являясь необходимыми, но далеко не достаточными компонентами) нашу память и мышление. Нарушение в работе глютаматных каналов приводит к многим тяжелым нейродегенеративным заболеваниям.
Но вернемся к растениям. Ученые показали, что Д-серин активирует GLR-рецепторы на конце растущей пыльцевой трубочки. Также они обнаружили, что Д-серин производится женскими репродуктивными органами растений. При блокаде производства этой аминокислоты трубочка прорастала неправильно и растения теряли способность к размножению. Эти данные предполагают, что производимый женскими половыми органами Д-серин "притягивает" растущую пыльцевую трубочку и указывает ей путь.
"Наши данные говорят о том, что аналогичные гены участвуют в процессах роста как у растений, так и у животных, что показывает, как эволюция использует удачные механизмы снова и снова. Нам кажется, что наше исследование, выполненное на растениях табака и резуховидки Таля, открывает двери для изучения консервативных процессов межклеточной коммуникации у растений и животных", - говорит профессор Лиссабонского университета Хосе Фейджо (Jose Feijo), возглавлявший исследование.
Помимо тонкостей размножения цветов, это исследование является хорошей иллюстрацией того, как одни и те же механизмы могут участвовать в совершенно разных процессах. В данном случае - росте пыльцевых трубочек и нервной деятельности животных.
Попадая на пестик, пыльца прорастает, образуя длинную тонкую пыльцевую трубочку, которая проникает по пестику в завязь цветка к находящимся там женским половым клеткам. По растущей пыльцевой трубочке плазма и половое ядро пыльцы проходят к одной из женских половых клеток и оплодотворяют ее, давая начало развитию зародыша нового растения.
Одним из самых базовых способов проведения сигналов в клетках эукариот является изменение внутриклеточного уровня ионов кальция Ca2+, что может запускать в клетке целые каскады реакций, приводя в итоге к изменению состояния или поведения клетки. Ионов кальция в клетке очень мало - на пять порядков меньше, чем во внеклеточной жидкости. Для того чтобы менять уровень ионов кальция, должны существовать некоторые каналы, снабженные рецепторами. Когда рецептор возбуждается в ответ на какое-то раздражение (физическое или химическое), канал открывается и уровень кальция повышается, вызывая требуемую реакцию клетки. Авторы исследования показали, что одним из типов таких рецепторов-каналов являются глютамат-подобные GLR-рецепторы, которые широко используются и в человеческой нервной системе. Эти рецепторы открываются в присутствии очень редкой аминокислоты Д-серина, которая также является одним из игроков на поле межнейронной коммуникации в центральной нервной системе животных. Таким образом, оказалось, что механизмы, регулирующие рост пыльцевой трубочки, также обеспечивают (являясь необходимыми, но далеко не достаточными компонентами) нашу память и мышление. Нарушение в работе глютаматных каналов приводит к многим тяжелым нейродегенеративным заболеваниям.
Но вернемся к растениям. Ученые показали, что Д-серин активирует GLR-рецепторы на конце растущей пыльцевой трубочки. Также они обнаружили, что Д-серин производится женскими репродуктивными органами растений. При блокаде производства этой аминокислоты трубочка прорастала неправильно и растения теряли способность к размножению. Эти данные предполагают, что производимый женскими половыми органами Д-серин "притягивает" растущую пыльцевую трубочку и указывает ей путь.
"Наши данные говорят о том, что аналогичные гены участвуют в процессах роста как у растений, так и у животных, что показывает, как эволюция использует удачные механизмы снова и снова. Нам кажется, что наше исследование, выполненное на растениях табака и резуховидки Таля, открывает двери для изучения консервативных процессов межклеточной коммуникации у растений и животных", - говорит профессор Лиссабонского университета Хосе Фейджо (Jose Feijo), возглавлявший исследование.
Ещё новости по теме:
18:20