Если вы наклоните растение, оно изменит свой рост, чтобы выгнуться вверх. Но как он определяет наклон? С клеточными клинометрами: клетки заполнены микроскопическими зернами крахмала, называемыми статолитами. В каждой из этих ячеек груда статолитов оседает на дно. Это обеспечивает точку отсчета для управления ростом - путем изменения распределения гормона роста - так, чтобы растение могло вернуться в вертикальное положение.
Загадка растений заключается в том, что делает их чрезвычайно чувствительными к гравитации даже при малейшем отклонении от вертикали. Но куча зёрен показалась бы паршивым клинометром. Обычно трение и блокировка между частицами ограничивают поток зерен, делая гранулированную систему неэффективной ниже порогового угла наклона. Однако статолиты растений удивительно точны.
Исследователи из Университетского института термических систем промышленности (CNRS/Университет Экс-Марселя) и лаборатории Physique et Physiologie Intégratives de l'Arbre en Environnement Fluctuant (INRA/Университет Клермон-Овернь) объединились, чтобы решить эту загадку. Во-первых, они непосредственно наблюдали за движением статолитов в ответ на наклон, обнаружив, что они не ведут себя как стандартная зернистая система. Статолиты движутся и текут независимо от того, как наклонена клетка. Поверхность статолитовых свай всегда оседает в горизонтальной плоскости, как жидкость. Но как клетки делают эти груды такими текучими?
Чтобы выяснить происхождение этого свойства, команда продолжила свое исследование, разработав модель растительных статолитов: микробусины в искусственных клетках размером с настоящие. Сравнение двух систем позволило им сделать вывод, что коллективная текучесть статолитов возникает из независимого движения каждой из них. Молекулярные «моторы» клетки постоянно шевелят их. В результате они не слипаются, и на протяжении достаточно длительного времени груда статолитов в целом проявляет свойства, аналогичные свойствам жидкостей. Такое поведение необходимо растению. Это означает, что порогового наклона нет, поэтому малейшее отклонение распознается, и рост не нарушается при раскачивании растения ветром.
Открытие команды помогает нам понять, что делает растения такими чувствительными к гравитации, частично объясняя движение статолитов. Хотя необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, как растение определяет положение статолитов, эти результаты уже прокладывают путь для биоинспирированных промышленных приложений, таких как надежные миниатюрные клинометры, предлагающие альтернативу сегодняшним гироскопам и акселерометрам.