В чем секрет разнообразия формы листьев в природе

Самые сложные формы листьев плотоядных растений развивались из видов с плоскими листьями в результате простых изменений генной активности в их зачатке.

«Если вы хотите понять, почему вода кипит при 100 градусах Цельсия, ищите ситуации, в которых она не кипит, например, на вершине горы Эверест, где она кипит при 70 градусах. Из этого вытекает общий принцип, согласно которому температура кипения зависит от давления воздуха. Точно также, если вы хотите понять, почему большинство листьев плоские, изучайте исключения, например, листья некоторых плотоядных растений, которые образуют кувшины, чтобы поймать добычу», – объясняет профессор Энрико Коен из Центра Джона Иннеса.

Наблюдения проводились над плотоядным растением Utricularia gibba (пузырчатка), которое образовало необычные чашеобразные листья с люками для ловли добычи. Был использован молекулярно-генетический анализ и компьютерное моделирование, чтобы показать, как клетки формируется, идентифицируя поле второй полярности и области активного гена, участвующие в его настройке.

Каждый лист Utricularia gibba состоит из нескольких иглоподобных выростов вместе с ловушкой. Их анализ показал, что возникновение и развитие ловушки зависело от активности гена, ограниченного небольшим регионом. Без этого ловушки бы не развивались, а образовывались бы только иглоподобные листочки. Исследователями разработана модель, в которой такие сдвиги активности генов устанавливают полярность, ориентирующую рост ткани.

Вместе с этим предлагается простое механистическое объяснение разнообразных форм, как из плоских пластин развиваются чаши. Большинство листьев плоские, чтобы собирать больше света для фотосинтеза. У плотоядных растений другой тип питания, соответственно им не нужна большая поверхность, зато важна способность удержать жертву.

Руководствуясь столь простыми принципами, ученые рассчитывают более целенаправленно проводить селекционные работы для нужд человека. 

Источник: phys.org