
新研究表明,植物种子可以使用微型“大脑”来帮助他们决定是发芽还是保持休眠状态。
这些种子“大脑”没有传统灰质,但他们确实使用相同的架构进行信息处理与我们的大脑一样,解释了一系列激素信号来决定何时发芽。
研究合着者乔治·巴塞尔(George Bassel)说:“从某种意义上说,植物就像人类一样,他们必须以同样的方式进行思考和做出决定。”
巴塞尔补充说,人类使用大脑内的一小部分专门神经系统细胞做出决定。
以同样的方式,“在休眠种子中,做出决定的细胞数量很少。这些细胞的作用与内部的细胞相似神经系统,”巴塞尔告诉现场科学。
巴塞尔说,科学家可以有一天可以利用这些见解来设计每个季节同时弹出的种子,或者设计种子以对气候变化有更大的缓冲。 [图片库:食肉植物这是给出的
思考的食物
这个想法植物可以感觉到,听到或看到不是新的;研究人员表明,在附近种植了竞争物种时,幼苗朝某些频率的声音或加速其生长。和当危险靠近B时,植物可以相互交流是的,根据2007年《经文学》杂志上的一项研究。
巴塞尔说,因此植物“思考”的想法听起来不那么牵强。准确处理环境信息对于植物的生存至关重要的一个领域是种子发芽的时机。种子代表了植物可以从粗糙的环境到更友好的环境的唯一距离 - 它们可以通过被动物食用或在风中奔跑而行进。巴塞尔说,他们还展示了一种植物的几种流动方式之一。巴塞尔说,通过在地面上休眠,直到温度或其他条件恰到好处,种子可以优化其生存机会。
为了了解植物如何做出这些决定,巴塞尔和他的同事创建了一个数字地图集拟南芥塔利亚娜。然后,它们映射了特定的激素趋于局部位于种子中。
他们发现两种已知在发芽中发挥作用的激素,称为吉布林(GA)和脱甲酸(ABA)在胚胎根尖端显示高浓度。
在由约3,000至4,000个细胞组成的种子中,其中25至40个似乎在贩运和加工这些激素中起主要作用。一块细胞产生的GA,促进了“发芽”信号,而另一个距离分离的细胞会产生ABA,即“保持休眠”信号。研究发现,这两个区域之间来回发送信号。
巴塞尔告诉《现场科学》:“这两个信号之间有一场拔河,有些人说'去,有些人说'停止'。”
在默认状态下,细胞发布的ABA比GA更多。随着种子之外的条件的改善,GA的水平逐渐提高,直到种子的“决策中心”得出结论,研究人员在研究中发现,发芽要比保持休眠状态更好,该研究于周一(6月5日)在该期刊上发表。国家科学院论文集。
发芽时机
该团队还改变了植物中激素的表达或活性,并表明通过操纵激素信号的水平和时机,他们可以控制何时发芽。
在植物种子中,决策综合体的两个相对中心在距离上分开。巴塞尔说,在人脑大脑的运动皮层中,两个单独的区域发起了“ go”或“ no go”信号,无论促进或抑制了移动的决定。他说,在动物中,分离两个区域会防止随机噪声迫使身体做出可能不正确的决定。
该研究发现,在工厂中,决策中心的“ GO”和“无GO”区域之间的分离用于刺激发芽在温度波动时。目前尚不清楚为什么温度波动应该对植物如此重要,但一种可能性是它可以帮助植物感觉到它们在土壤中的深度。 (它们越深,对温度变化的缓冲越多。)另一种可能性是,较宽的温度波动通常在季节变化时发生,因此温度波动可以帮助种子感觉这些过渡期。
巴塞尔说,植物和动物大脑之间的常见信息结构更加有趣,因为它们显然不是从相同的解剖结构中演变而成。根据该杂志上的一项研究科学。他补充说,尽管有存在巨大的进化差距,但动植物似乎都达到了类似的解决方案,因为它为他们提供了对环境的反应方面的优势。
巴塞尔说:“通过进化过程,动植物都定居在类似的设计上。”
最初出版现场科学。