Pod naszymi stopami znajduje się ukryta sieć, z której korzystają rośliny, przesyłając między sobą sygnały elektryczne. W nowych badaniach uczeni sprawdzili, jak dokładnie działa podziemna sieć komunikacyjna, choć nie ustalili charakteru wysyłanych przez rośliny „wiadomości”.

Dr Yuri Shtessel z University of Alabama w Huntsville i dr Alexander Volkov z Oakwood University wykorzystali eksperymenty fizyczne i modelowanie matematyczne do badania transmisji sygnałów elektrycznych między roślinami. Uczeni wykazali, że rośliny korzystają ze zjawiska mikoryzy, czyli symbiozy korzeni czy nasion roślin ze znajdującymi się w glebie grzybami, jako rodzaj obwodu elektrycznego.

Nowe badania oferują lepsze zrozumienie ukrytej sieci podziemnych sygnałów elektrycznych przesyłanych z rośliny do rośliny, choć nie jest jeszcze jasne, jakie wiadomości rośliny mogą chcieć przekazywać sobie nawzajem. Wyniki badań ukazały się na łamach pisma „Communicative & Integrative Biology”.

Nieznany świat

Specjalnością Shtessela są systemy sterowania. Algorytmy kontroli mają szerokie zastosowanie w różnych dyscyplinach, na przykład w kontroli pojazdów. Volkov jest biochemikiem i już wcześniej badał propagację sygnałów elektrycznych w obrębie rośliny, a także między roślinami, poprzez sieć grzybów mikoryzowych, które są wszechobecne w glebie i wydają się działać jako obwody.

Badacze po raz pierwszy współpracowali w 2017 roku i nowa publikacja opiera się właśnie na tamtych badaniach i eksperymentach, w których uczeni sprawdzali funkcjonowanie podziemnej sieci komunikacyjnej, wykorzystującej stymulację elektryczną jako metodę przenoszenia sygnałów.

– Kiedyś rozmawialiśmy o propagacji sygnału elektrycznego przez łodygę rośliny i między roślinami – komunikację między roślinami – przez glebę. Zasugerowałem zbudowanie równoważnego obwodu elektrycznego i odpowiedniego modelu matematycznego opisującego te procesy – wspominał Shtessel.

Ukryta sieć komunikacyjna

Poprzez połączenie eksperymentów fizycznych i modeli matematycznych opartych na równaniach różniczkowych, naukowcy zbadali, jak działa ta elektryczna sygnalizacja. W nowych badaniach Shtessel był odpowiedzialny za budowę modeli, przeprowadzanie symulacji i generowanie wykresów.

– Jakie korzyści można uzyskać z matematycznego modelowania procesów komunikacyjnych? Odpowiedź jest bardzo prosta: możemy użyć modelu matematycznego do symulacji badanych procesów na komputerze zamiast przeprowadzania kosztownych i długich eksperymentów – wyjaśnił Shtessel.

Rośliny generują sygnały elektryczne, które rozprzestrzeniają się przez ich części. Kiedy korzenie roślin są eksperymentalnie izolowane od siebie szczeliną powietrzną, sygnały nie docierają do innych roślin. – Sygnały elektryczne nie przejdą przez tę lukę – przyznał Shtessel.

Jeśli jednak rośliny żyją we wspólnej glebie, mogą się komunikować, przekazując sobie sygnały elektryczne poprzez sieć mikoryzową w glebie, co wykazały eksperymenty przeprowadzone przez Volkova.

 

Komunikacja przez glebę

Naukowcy przetestowali komunikację między roślinami zasadzonymi w osobnych doniczkach. Bez łączącego je przewodu elektrycznego połączenie zostało zerwane. Po umieszczeniu srebrnego drutu łączącego glebę obu doniczek sieć została ponownie uruchomiona, co sugeruje, że w tych „rozmowach” między roślinami można zastosować dowolny przewód elektryczny.

Badania koncentrowały się na propagacji sygnału elektrycznego między roślinami tego samego gatunku. Potwierdzenie tego rodzi kolejne pytania, czy rośliny jednego gatunku mogą komunikować się roślinami innego gatunku?

– Myślę, że jest to możliwe, że sygnały mogą rozprzestrzeniać się przez sieć korzeniową we wspólnej glebie od rośliny pomidora do, powiedzmy, dębu. Gleba pełni rolę przewodnika – dodał Shtessel.

W nowych badaniach wykorzystano aloes i rośliny kapusty, podczas gdy poprzednie eksperymenty dotyczyły sygnalizacji między roślinami pomidora. Modele sugerują, że różne typy roślin mogą komunikować się w ten sam sposób.

 

O czym „rozmawiają” rośliny?

Charakter wysyłanych przez rośliny wiadomości jest nieznany, a możliwość jego poznania wykraczała poza zakres eksperymentów prowadzonych w tym badaniu. Nie wiadomo nawet, czy zaobserwowana komunikacja jest celowa. Uczeni spekulują, że rośliny mogą wysyłać sobie komunikaty dotyczące różnorakich zagrożeń czyhających na nie w otaczającym je świecie.

– Nie przeprowadzono badań przetwarzania poznawczego sygnałów elektrycznych przekazywanych i odbieranych przez rośliny. Kolejną kwestią jest badanie komunikacji roślin za pomocą fal elektrycznych w powietrzu. Ale to zupełnie inna historia, która nie została jeszcze dogłębnie zbadana – zaznaczył Shtessel.

 

 

ŹródłoUniversity of Alabama, Huntsville

 

5 4 votes
Article Rating