Механизм самой большой эрекции в природе

В растительном мире половой орган, мужское пыльцевое зерно, вырастает в тысячу раз больше своей собственной длины.

Пыльца производится деревьями, травами и сорняками – это способ размножения растений путем распространения их генетического материала. Мужские пыльцевые зерна часто переносятся ветром или насекомыми, и когда они попадают на женскую часть растения, происходит оплодотворение. Мужское пыльцевое зерно может стать в несколько тысяч раз длиннее, так как оно ищет зародышевый мешок для передачи своих сперматозоидов. Исследователи теперь узнали больше о росте пыльцевых трубок(трубчатый вырост вегетативной клетки пыльцевого зерна), которые могут научить нас больше о других аспектах биологии, таких как рост человеческих нейронов. Ученые определили, что расширение этой установки возбуждается электрической цепью с питанием от протонного насоса. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.

Наведение пыльцевой трубки

«Мы были озадачены тем, насколько действительно продвинут механизм оплодотворения растения. Из учебников мы понимаем, что пыльцевые трубки растут и продвигаются, постоянно наращивая дополнительные этажи на каркасе клетки, как растущий эшафот. Однако о механизме этого огромного роста было известно очень мало. Наша работа пролила свет на этот аспект», – сказал автор исследования профессор Майкл Броберг Палмгрен.

Пыльцевая трубка может «вынюхивать» зародышевый мешок, чтобы создать семя. Зондирование трубки называется ростом кончика, где происходит непрерывное удлинение. В сорняке, называемом Резуховидка Таля, он достигал около трех миллиметров в день. 

«Пыльцевая трубка не является жесткой трубкой. Она динамична и может перенаправляться при поиске яйца», – объяснил Майкл Броберг Палмгрен.

В этом исследовании ученые изменили группу генов растений под названием AHA, которые генерируют протонные насосы. Эти структуры контролируют баланс кислот для создания напряжения на мембране клеток. Ученые выключили различные комбинации генов и изучили результат.

Микроскопическое фото обычной пыльцевой трубки(сверху) и пыльцевой трубки с выключенными генами роста(снизу). Черная линия - это шкала на 0,1 мм. 
Предоставлено: Университет Копенгагена.
Микроскопическое фото обычной пыльцевой трубки(сверху) и пыльцевой трубки с выключенными генами роста(снизу). Черная линия – это шкала 0,1 мм. 

«В экспериментах мы смогли увидеть, что «мутантные пыльцевые трубки», в которых мы выключили гены, резко задержались в своем росте и столкнулись с трудностями при поиске женского рецептора», – отметил профессор Палмгрен.

В этом типе фундаментальных исследований мы можем предсказать, что оно скажет нам о других аспектах биологии в будущем. Механизмы, лежащие в основе роста кончика, могут дать представление о росте нервов, предположили исследователи.

«Очень мало известно о том, что контролирует рост нерва – что чрезвычайно важно для восстановления от повреждения нерва или мозга. Наше исследование может оказаться полезным для лучшего понимания процесса роста кончика и того, как растет нервная система человека», – сказал Палмгрен. «Чем больше мы исследуем, тем более продвинутыми растения оказываются. Нет никаких аргументов в пользу того, что растения менее значимы чем люди».

DOI: 10.1038/s41467-020-16253-1


Вас также может заинтересовать: