Перед тем как выбрать, что надеть, вы можете заглянуть в прогноз погоды на телефоне. Растения делают что-то похожее — у них есть внутренний «сезонный измеритель», который следит за температурой в прошедшие дни, недели и месяцы, чтобы понять, когда наступит весна и пора цвести. Ученые из Университета Цукуба изучали два диких растения два года и выяснили, что этот измеритель состоит из трех генов. Каждый из них «помнит» прошлую погоду в своем режиме: один — последние несколько дней, второй — несколько недель, а третий — почти пять месяцев. Вместе они помогают растению чувствовать смену времен года и не ошибаться из-за одного теплого дня зимой. Благодаря такой системе растения точно определяют, когда начинать рост и цветение. Результаты исследования опубликованы в журнале PLOS One.
Растения сталкиваются с одними и теми же сезонными изменениями каждый год — холодами зимой, коротким днем осенью. Чтобы лучше к ним подготовиться, они не просто реагируют на погоду сегодня, а используют внутреннюю «память» о прошлых условиях. Сама ДНК не хранит такие воспоминания, поэтому растения записывают информацию о температуре с помощью особых изменений в своих клетках — так называемых эпигенетических меток. Благодаря этому работает механизм, похожий на внутренние часы — ученые называют его «сезонным измерителем». Он учитывает, какая температура была в последние недели и месяцы, и помогает растению понять, когда пора цвести, расти или продолжать ждать.
Правда, иногда одно теплое зимнее утро может обмануть растение — оно решает, что пришла весна, и начинает цвести слишком рано. А наоборот, кратковременный холод весной может задержать уже запланированное цветение. Но в целом этот механизм надежен и помогает растениям жить в такт природе.
Ученые построили модель, которая предсказывала, как гены будут вести себя в новый, еще не изученный год, просто на основе прошлых температур. И модель сработала — значит, механизм действительно позволяет растениям «предсказывать» сезоны. Важно, что этот метод не требует глубокого знания биологии — достаточно измерять активность генов и температуру. Поэтому его можно использовать не только для растений, но и для других организмов, а также применять к другим факторам, например, количеству дождей или световому дню.
Сейчас, когда климат меняется быстрее, чем раньше, такие знания помогут объяснить, как растения — и дикие, и сельскохозяйственные — будут справляться с новыми условиями. Это важно для сохранения природы и для сельского хозяйства, ведь от сроков цветения зависят урожаи.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что раскрыт секрет стремительного прорастания старых семян.