Intervalul dezvăluie dansul rootkit

Cercetătorii Duke au studiat ceva care se întâmplă atât de încet încât ochii noștri nu o pot vedea. O echipă din laboratorul biologului Philip Penvey a vrut să vadă cum sapă rădăcinile plantelor în sol. Așa că au instalat un aparat de fotografiat pe semințele de orez încolțite într-un gel transparent și au făcut o fotografie nouă la fiecare 15 minute timp de câteva zile după germinare.

Când au repornit fotografiile cu 15 cadre pe secundă și au apăsat 100 de ore de creștere la mai puțin de un minut, au văzut că rădăcinile orezului folosesc un truc pentru a câștiga un prim punct de sprijin în sol: vârfurile lor de creștere fac ca cheia să fie mișcări, mișcări și înfășurări pe o cale spirală.

Folosind fotografiile lor time-lapse, împreună cu un robot asemănător rădăcinii pentru a testa ideile, cercetătorii au obținut noi informații despre cum și de ce vârfurile rădăcinilor unei plante se rotesc pe măsură ce cresc.

Primul indiciu a venit dintr-un alt lucru pe care echipa l-a observat: Unele rădăcini nu pot efectua dansul cheie. Ei au descoperit că vinovatul este o mutație într-o genă numită HK1, care o determină să crească direct în jos, mai degrabă decât să se învârtă și să zigzageze ca și alte rădăcini.

Echipa a mai remarcat faptul că rădăcinile mutante au crescut la fel de adânc de două ori decât rădăcinile naturale. Acest lucru a ridicat întrebarea: „Ce face o creștere tipică în vârf spiralat?” A spus Isaiah Taylor, coleg postdoctoral la Banffee Lab din Duke.

Mișcări de zigzag în plantele A fost „un fenomen care l-a fascinat pe Charles Darwin”, chiar acum 150 de ani, a spus el în negare. În cazul mugurilor, există un beneficiu clar: răsucirea și rotația le fac mai ușor de controlat pe măsură ce urcă spre lumina soarelui. Dar cum și de ce se întâmplă acest lucru în rădăcini a fost un mister și mai mult.

Cercetătorii spun că germinarea semințelor este o provocare. Dacă vor supraviețui, primul portaltoi mic care apare trebuie să ancoreze planta și să foreze pentru a absorbi apa și substanțele nutritive de care are nevoie planta.

Ceea ce i-a determinat să se gândească: Poate că această creștere spirală își are rădăcinile într-o strategie de căutare – o modalitate de a găsi cea mai bună cale de urmat, a spus Taylor.

În experimentele efectuate în laboratorul profesorului de fizică Daniel Goldman de la Georgia Tech, observațiile asupra rădăcinilor naturale și metamorfice ale orezului care cresc pe o placă de plastic perforată au arătat că rădăcinile elicoidale naturale erau de trei ori mai susceptibile să găsească o gaură și să crească către cealaltă parte.

Colaboratorii de la Georgia Tech și de la Universitatea din California, Santa Barbara au construit un robot moale și flexibil care se deschide la capătul său ca o rădăcină și îl plasează pe un traseu de obstacole format din știfturi distanțate neuniform.

Pentru a face robotul, echipa a luat două tuburi gonflabile din plastic și le-a plasat unul în celălalt. Schimbarea presiunii aerului a împins tubul interior în afară, provocând alungirea robotului la capătul său. Contractarea cu perechi opuse de „mușchi” artificiali face ca vârful robotului să se îndoaie dintr-o parte în alta pe măsură ce crește.

Chiar și fără senzori sau comenzi sofisticate, rădăcina robotică a fost în continuare capabilă să-și croiască drum printre obstacole și să găsească o cale prin știfturi. Dar când îndoirea s-a oprit dintr-o parte în alta, robotul s-a blocat rapid în pană.

În cele din urmă, echipa a plantat semințe naturale de orez transformate într-un amestec de pământ folosit pe terenurile de baseball, pentru a le testa pe obstacolele pe care portaltoiul le-ar putea întâlni în sol. Destul de sigur, în timp ce mutanții au avut probleme cu obținerea unui punct de sprijin, rădăcinile naturale cu vârfuri în creștere în spirală au putut să se plictisească.

Creșterea cheie la capătul rădăcinii este coordonată de Auxina hormonului vegetal, Care este un material de creștere despre care cercetătorii cred că se poate mișca în jurul vârfului unei rădăcini care crește într-un model asemănător valurilor. Acumularea de auxine pe o parte a rădăcinii face ca aceste celule să se alungească mai puțin decât cele de pe cealaltă parte, iar vârful rădăcinii se îndoaie în acea direcție.

Cercetătorii au descoperit că plantele care poartă mutația HK1 nu puteau dansa din cauza unui defect în modul în care auxina a fost transportată de la o celulă la alta. Blocând acest hormon, rădăcinile își pierd capacitatea de a circula.

Lucrarea îi ajută pe oamenii de știință să înțeleagă cum cresc rădăcinile pe soluri dure și compacte.