მცენარის უჯრედის შიდა ნაწილი უფრო თხევადს ჰგავს თუ მყარს? მიუხედავად იმისა, რომ ეს შეიძლება უცნაურად ჟღერდეს, ამსტერდამის უნივერსიტეტში ჩატარებულმა კვლევამ აჩვენა, რომ ეს შეიძლება იყოს ორივე, იმისდა მიხედვით, თუ რამდენ შუქს ანათებთ მასზე. მცენარეთა უჯრედებში ქლოროპლასტები წარმოადგენენ მატერიის აქტიურ ფორმას, რომელიც განიცდის დრამატულ ფაზაში გადასვლას.
კითხვა იმის შესახებ, თუ როგორ გრძნობენ მცენარეები და როგორ რეაგირებენ მათ გარემოზე, აღაფრთოვანა მეცნიერები და ფილოსოფოსები მას შემდეგ. ანტიკური დრო. ორ ათასწლეულზე მეტი ხნის წინ პლატონმა თავის „ტიმეუსში“ დაწერა, რომ მცენარეებს აქვთ „სული“, რომელიც განიცდის „გრძნობას, სიამოვნებას, ტკივილს და სურვილს“, ხოლო „განსჯის და ინტელექტის“ ნაკლებობა.
გადაადგილება, თუ არ გადაადგილება
მიუხედავად იმისა, რომ თანამედროვე მეცნიერები ძირითადად დაეთანხმებიან ამ პოეტურად გამოხატულ შეფასებას, ისინი არ ეთანხმებიან პლატონის შემდგომ განცხადებას, რომ მცენარეებს „თავმოძრაობის ძალა მოკლებულია“; დაფესვიანება არ ნიშნავს იმას, რომ მცენარეები ვერ მოძრაობენ. იფიქრეთ ახალგაზრდა მზესუმზირაზე, რომელიც მზეს აკვირდება ყოველდღე, ან სახლის მცენარე, რომელიც იზრდება მზიანი ფანჯრისკენ.
გაცილებით მოკლე დროში, ქლოროპლასტები მცენარის უჯრედებში სწრაფად გადავა ცვლილებების საპასუხოდ მსუბუქი ინტენსივობა. ქლოროპლასტები მცენარეული უჯრედების მწვანე კომპონენტებია, რომლებიც ატარებენ ფოტოსინთეზს, მზის სხივების ქიმიურ ენერგიად გადაქცევის პროცესს. ისინი არ არიან სტაციონარული უჯრედის შიგნით და შეუძლიათ გამოიყენონ ცილები მემბრანებში ციტოპლაზმის შიგნით გადაადგილებისთვის.
დაბალი განათების პირობებში, ქლოროპლასტები გავრცელდება, რათა დაიჭიროს მაქსიმალური შუქი. თუმცა, კაშკაშა შუქის გადაჭარბებული ზემოქმედება დააზიანებს მათ, ბედს, რომელსაც ისინი თავს არიდებენ სწრაფი გაქცევის მოძრაობებით. ამრიგად, ქლოროპლასტის მოძრაობა ერთდროულად აძლიერებს ფოტოსინთეზის მოქმედებას, ხოლო ფოტო-დაზიანების მინიმუმამდე შემცირებას.
შუშის ქცევა
მიუხედავად ამ უჯრედშიდა მოძრაობის ათწლეულების კვლევისა, ჯერ კიდევ ბევრია ღია კითხვა იმის შესახებ, თუ როგორ აწყობენ თავს ქლოროპლასტები კოლექტიურად. ამსტერდამის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა ნიკო შრამამ, სინტია პერუგაჩიმ ისრაელმა და მაზიარ ჯალაალმა გადაწყვიტეს შეესწავლათ ეს ქცევა ფიზიკის პერსპექტივიდან.
მათი ნაშრომი გამოქვეყნებულია ჟურნალში შრომები მეცნიერებათა ეროვნული აკადემიის.
„ჩვენი შედეგები აჩვენებს, რომ მკრთალ შუქზე ქლოროპლასტები ქმნიან მონოფენას, რომელიც ავლენს შუშის მსგავს მახასიათებლებს. ეს აჩვენებს გასაოცარ კავშირს ამას შორის ბიოლოგიური სისტემა და შუშის ფიზიკის მდიდარი სფერო“, - განმარტავს შრამა. უფრო მეტი, ვიდრე უბრალოდ ფანჯრის მასალა, მინა არის მატერიის ხისტი ფაზა, რომელიც შედგება ნაწილაკებისგან, რომლებიც მჭიდროდ არის შეფუთული, მაგრამ არა ლამაზად განლაგებული.
მარტივი ატომებისგან განსხვავებით (რომლებიც მართლაც უსულოა), ქლოროპლასტებს შეუძლიათ გამოიყენონ ენერგია საკუთარი მოძრაობის შესაქმნელად. გარდა ამისა, ქლოროპლასტები გავლენას ახდენენ და ურთიერთქმედებენ მათ უნიკალურ უჯრედშიდა გარემოსთან. ეს აქცევს ამ შუშის ფაზას „აქტიური“ მატერიის საინტერესო ახალ ფორმად.
შუშის მდგომარეობაში ყოფნა სასარგებლოა იმისთვის, რომ მაქსიმალური შუქი შეგროვდეს დაბალი განათების პირობებში, რადგან ქლოროპლასტები იდეალურადაა განლაგებული. როცა ექვემდებარება ნათელი შუქი, ეს შუშის მდგომარეობა სწრაფად „დნება“ სითხეში, რომელშიც ქლოროპლასტები სწრაფად მოძრაობენ.
გადასვლასთან ახლოს
Elodea densa-ს მცენარეებში ქლოროპლასტების სინათლეზე დამოკიდებული მოძრაობების თვალყურის დევნებისა და ანალიზით და ახლად შემუშავებულ მათემატიკურ მოდელთან შედარებით, მკვლევარებმა აღმოაჩინეს, რომ ქლოროპლასტები მორგებულია მინის და თხევად მდგომარეობას შორის გადასვლასთან ახლოს.
ამ გარდამავალთან სიახლოვის მანიშნებელია ის, რომ დაბალი სინათლის მინის მდგომარეობაშიც კი, ყველა ქლოროპლასტი არ ზის. დროდადრო, ქლოროპლასტი მოულოდნელად იფეთქებს თავისი პოზიციიდან, გაივლის რამდენიმე სხვას, სანამ ისევ გაიჭედება. ზოგიერთ შემთხვევაში, მოძრაობის ეს აფეთქება იწვევს კოორდინირებული მოძრაობების ჯაჭვს ახლომდებარე ქლოროპლასტებში.
„მინის გარდამავალთან ახლოს ყოფნა ქლოროპლასტებს საშუალებას აძლევს სწრაფად გადავიდნენ სითხის მსგავს ფაზაზე, სინათლის თავიდან აცილების ეფექტური მოძრაობისთვის“, - ასკვნის შრამა. გარდა მათი ბიოლოგიური მნიშვნელობისა, ქლოროპლასტების სინათლეზე დამოკიდებული დინამიკური ფაზები Elodea densa-ში წარმოადგენს დამაინტრიგებელ მოდელის სისტემას მკვრივი აქტიური და ცოცხალი მატერიის მომავალი კვლევისთვის.
