Работа хлоропластов позволяет клеткам растений питаться

Растения являются активными формами жизни даже на клеточном
уровне. В течение нескольких секунд после воздействия света хлоропласты
(клеточные органы, преобразующие свет в энергию) у некоторых растений
начинают активно двигаться, а когда свет тускнеет они застывают в один
твердый слой.

«Они будто занимаются строительством», — говорит Нико Шрамма,
физик из Амстердамского университета. В новом исследовании он и его
коллеги обнаружили, что хлоропласты, когда они прижимаются к клеточной
стенке при слабом освещении, фактически становятся своего рода «стеклом».
Результаты исследования помогают объяснить, как хлоропласты могут
переключаться между твердым и жидким состоянием, для лучшего
поглощения солнечных лучей.

Стекло для физика — это широкая категория твердого вещества.
Карамель может быть стеклом. Так же и пластик и отчасти даже
пастообразный майонез. В отличие от кристаллических структур, таких как
лед, которые являются твердыми из-за упорядоченности их частиц,
неупорядоченные частицы жидкости превращаются в стекло, когда они
сжимаются настолько плотно, что едва могут двигаться.

Команда Шрамма обнаружила, что хлоропласты могут подвергаться
подобному процессу. Физики наблюдали за хлоропластами водного растения
Elodea densa (Эрегия густолиственная) в различных условиях освещения,
чтобы построить модель их движения, и вскоре они распознали в данных
признаки стеклообразной системы. Результаты, недавно опубликованные в
журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показывают, что
вместо того, чтобы отдельные хлоропласты замедлялись при слабом
освещении, они группировались и сцеплялись друг с другом.

Полученные данные являются «очень убедительным доказательством
наличия процесса стеклования», — говорит, не участвовавшая в работе, Лиза
Мэннинг, физик-биолог из Сиракузского университета. Признание этого
процесса позволит физикам изучать сложную динамику хлоропластов как
системы знакомого типа, говорят исследователи.

В скудном свете стекловидное состояние хлоропластов позволяет им
формировать плоский слой, чтобы впитывать как можно больше света, как
кошка на солнечном участке. Но слишком много света также вредно,
поэтому в условиях сильного освещения хлоропласты отклоняются и
начинают двигаться, чтобы свести к минимуму вредное воздействие. «Мы
часто думаем, что растения не очень динамичны, но на клеточном уровне они
столь же активны, сколь и любое другое живое существо», — говорит
Роджер Хангартер, ботаник из Университета Индианы в Блумингтоне, не
участвовавший в исследовании.