Ростки подсолнечника стали жертвой оптической иллюзии
Проростки подсолнечника могут выбрать неверное направление роста, даже если рядом есть более яркий источник света. Это выяснили биофизики из Израиля, Великобритании и Франции, работавшие под руководством Ясмины Мероз из Тель-Авивского университета. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences. Об этом сообщает сайт N + 1.
Растения не имеют централизованной системы обработки сигналов. Они ориентируются за счет локальной интеграции стимулов — так же, как бактерии при хемотаксисе. По поверхности побега разбросаны рецепторы, улавливающие свет, а сам свет может падать с разных сторон и с разной силой.
Исследователи предположили, что фототропическая трансдукция подчиняется степенному закону. Это нелинейное преобразование происходит в каждом участке побега отдельно. Векторная сумма локально преобразованных сигналов может дать направление, не совпадающее с самой освещенной точкой.
Чтобы проверить гипотезу, ученые облучали проростки подсолнечника однолетнего синим светом, длина волны — 450 нанометров. Интенсивность варьировалась в диапазоне 0,7–7 Вт/м². Показатель степени трансдукции оказался около 0,3 — преобразование сжимающее, что позволяет растению реагировать на широкий диапазон яркости.
Затем проростки поместили между двумя противоположными источниками разной мощности. Угол поворота зависел от разности интенсивностей нелинейно, что подтвердило векторную модель. После этого перпендикулярно плоскости двух сильных источников добавили третий, более слабый. Интенсивность двух противоположных излучателей была почти равной — 3,86 и 3,85 Вт/м², а третий источник оказался значительно слабее — 1,74 Вт/м². Растения выросли в сторону слабого источника, который нарушил симметрию. Это показало, что они не выбрали самую освещенную точку, а пошли по ложному пути из-за нелинейного локального суммирования световых сигналов.
Авторы назвали такое нелинейное локальное преобразование света оптической иллюзией на уровне внутреннего восприятия растений. Они отметили, что подход можно применить к иным биологическим системам без центра управления и к техническим решениям, где датчики распределены, например в мягкой робототехнике.
