Зерна пшеницы в движении
Что общего между пшеницей и лягушкой? Способ передвижения! Потому что хотя бы семена этой травы скользят по земле движениями, напоминающими пинки лягушки, и тоже впиваются в нее.
Растения просто стоят вокруг? Ни в коем случае: Листья или цветки поворачиваются к свету, а побеги ипомеи совершают поворотные движения за счет роста с разной скоростью, пока не наткнутся на подходящую лазящую раму, которую затем обвивают по мере роста по спирали. Однако в большинстве случаев такие движения растений настолько медленны, что требуется много терпения или покадровая запись, чтобы следить за ними.
Но зеленые вещи также могут быть очень быстрыми. Венерина мухоловка складывает свои ловчие листья вместе за доли секунды. Некоторые растения тоже придумали что-то хитрое для распространения своих семян: огурцы и бальзамин, например, выстреливают в воздух на несколько метров с помощью высокого давления сока.
Семена уже в пути
Некоторые семена не довольствуются тем, что материнское растение отбрасывает их по высокой дуге, а после приземления ползут немного дальше, хотя и в несколько более неторопливом темпе. Например, семя мускусной цапли мигрирует по земле с помощью штопора, похожего на штопор, и даже немного закапывается.
Ривка Эльбаум из Института коллоидов и интерфейсов Макса Планка и ее команда теперь подозревают, что пшеница действует аналогичным образом. Ости пшеничных зерен, эти щетинистые волоски на семенах зерна могут быть не только для того, чтобы уравновешивать созревшее семя, когда оно падает с растения. Они вполне могут активно толкать пшеничное зерно по земле.
Для того, чтобы проверить это предположение, ученые сначала внимательно рассмотрели ости пшеницы, а точнее под сканирующим электронным микроскопом. Здесь выявлено своеобразное строение: волосы не круглые, а несколько уплощенные с одной стороны и с продольным ребром на противоположной стороне. Снаружи он покрыт мельчайшими жесткими волосками, а с внутренней стороны вдоль продольной оси по всей длине аккуратно расположены волокна целлюлозы - этот рисунок прерывается только в нижней области около семенного зерна: там волокна целлюлозы на стороны ребра лежат повсюду.
Это странное расположение не должно остаться без последствий, заподозрили ученые: если ость намокнет, волокна целлюлозы набухнут в поперечном направлении. Это только делает верхнюю длинную часть щетины немного толще. Однако в области, где волокна лежат беспорядочно, дело обстоит совсем иначе: эта часть также разбухает в длину и действует теперь как сустав, вокруг которого движется ость. Поскольку пшеничное зерно несет две ости, это локальное продольное движение стягивает ости друг к другу. Когда щетинистые волоски подсыхают, они снова расходятся в стороны и возвращаются в исходное положение. Это теория - выдержит ли это на практике?
Распространение передач
Исследователи фиксировали пшеничное зерно и изменяли влажность воздуха циклическим образом - как это, собственно, и происходит в естественной среде семени в момент созревания из-за смены дня и ночи. И действительно: если воздух был очень влажным, ости лежали близко друг к другу, а если был сухой, то они загибались примерно на два сантиметра над семенем - как раз в том месте, где целлюлозные волокна разупорядочены, - и таким образом расползались.
Теперь ученые проверили, может ли это движение вообще двигать зерно пшеницы вперед. Когда они поместили семена пшеницы на кусок войлока и включили цикл влажности, зерна начали мигрировать. Они добились прогресса, потому что, помимо движения остей, они вклинивались в войлок крошечными жесткими волосками на поверхности остей, создавая тем самым упор. Таким образом, движение длинных придатков, подобное удару ноги лягушки, могло продвигать семена пшеницы вперед. С помощью этого метода семена не только скользят по почве на короткие расстояния, но и, когда они направлены острием вниз, они могут немного зарыться в почву, улучшая свое положение для успешного прорастания.
Эта техника передвижения помогает не только зерну пшеницы, но, возможно, когда-нибудь и людям. Ведь должна быть возможность скопировать принцип у природы и на этой основе разработать полезные для человечества материалы, которые двигаются только с помощью влаги.