Good Mood

Mimosa pudica, de asemenea, numit planta sensibila sau „nu mă atinge”, se pliază frunzele sale rapid atunci când mecanic deranjat. Puține plante prezintă astfel de mișcări rapide, deși multe—cum ar fi cele care își deschid și închid florile în funcție de ora din zi—răspund cu mișcări mai lente la stimulii de mediu.,Martin Shields/Photo Researchers, Inc

adaptat cu permisiunea creierului: Breton mare, comportamente și credințe, de Rob DeSalle și Ian Tattersall, publicat de Yale University Press. Copyright © 2012 de Rob DeSalle și Ian Tattersall unii oameni cred că plantele răspund la vorbire, la redarea muzicii și la alte forme de atenție umană. Și, deși plantele mai mult decât probabil nu procesează limbajul uman, ele sunt totuși foarte conștiente de împrejurimile lor și sunt foarte capabile să comunice între celulele lor., Mai mult, unii oameni de știință cred că sistemul de comunicare internă al unei plante este foarte aproape de ceea ce am putea numi în mod legitim un sistem nervos. La urma urmei, unele mimosas sunt renumite pentru retragerea rapidă după ce au fost deranjate, iar Venus flytraps reacționează rapid la prezența insectelor în dispozitivele lor de captare. Charles Darwin a făcut observații comparabile și a propus idei similare despre plante., În mai puțin cunoscute lucrări, Puterea Mișcării La Plante (1880), a scris despre radiculare, embrionare rădăcină într-o plantă, și de sensibilitatea sfat pentru diverse tipuri de stimulare:

este o exagerare să spui că vârful de radicula astfel înzestrat, și având puterea de a direcționa mișcările părțile adiacente, acționează ca un creier al unuia dintre animalele inferioare; creierul fiind așezat în capătul anterior al corpului, de a primi impresii de la organele de simț, și de a conduce mai multe mișcări.,Darwin spunea că radiculul nu numai că se comportă ca un creier prin direcționarea funcțiilor altor celule, dar este, de asemenea, poziționat în locul corespunzător în anatomia plantei. Unii botanici moderni au extins această idee. În 2005,prima întâlnire internațională de neurobiologie a plantelor a avut loc la Florența, Italia, iar în 2006 a fost lansat un nou jurnal, Plant Signaling and Behavior. Ce propun neurobiologii din plante?ideea că plantele au sisteme nervoase provine din mai multe surse de informații., În primul rând, plantele au gene care sunt similare cu cele care specifică componente ale sistemelor nervoase animale. Astfel de componente includ receptorii pentru glutamat, un aminoacid care este unul dintre blocurile de proteine, dar care funcționează și ca un neurotransmițător. Alte componente sunt activatori ai căii neurotransmițătorilor, cum ar fi cei cunoscuți sub numele de proteine G-box și o familie de proteine „14-3-3”, care acționează pentru a lega diferite proteine de semnalizare. Toate aceste proteine au fost observate la animale, în care s-a demonstrat că au roluri distincte în funcția neurală. Cu toate acestea, ele se găsesc și în plante.,în al doilea rând, deși aceste proteine mai mult decât probabil nu au funcții „neuronale” în plante, unele proteine vegetale se comportă în moduri foarte asemănătoare cu moleculele neuronale. În al treilea rând, unele plante par să prezinte regiuni asemănătoare sinapse între celule, peste care moleculele de neurotransmițători facilitează comunicarea celulă-celulă. Inclus în cerința de comparație este că regiunile ar trebui să aibă aceleași caracteristici ca sinapsele animale, cum ar fi formarea de vezicule, bule mici care stochează neurotransmițătorii care urmează să fie eliberați în sinapsă., În al patrulea rând, multe plante au sisteme vasculare care arată că ar putea acționa ca conducte pentru” impulsurile ” pe care trebuie să le transmită în întregul corp al plantei. În cele din urmă, unele celule vegetale afișează ceea ce ar putea fi interpretat ca potențiale de acțiune—evenimente în care polaritatea electrică din membrana celulară face o inversare rapidă, temporară, așa cum se întâmplă în celulele neuronale animale.

ilustrația din puterea mișcării în plante arată unul dintre experimentele lui Darwin cu un radicul de fasole., (A) un mic pătrat de carte atașat lângă vârful provoacă îndoire departe de card, ca în cazul în care radicul a întâmpinat un obstacol. (B) în timp, îndoire, care este efectuată nu de creștere la vârful, dar de celule mai departe până radicul, crește la un unghi drept. (C) în cele din urmă vârful începe să se aplece în jos prin acțiunea geotropismului. Cu radicul suspendat în aer, celulele din regiunea curbei nu simt direct compresia împotriva unui obstacol,deci vârful sensibil este cel care inițiază răspunsul lor.,

Richard Milner

să ne uităm la aceste diferite tipuri de informații și la ceea ce pot implica pentru existența funcțiilor asemănătoare creierului în plante.

nu este surprinzător să găsim gene în plante care sunt legate de genele animale implicate în sistemul nervos. Într-adevăr, confirmarea acestui fapt a fost unul dintre primele rezultate cu adevărat interesante ale diferitelor proiecte genomului. Motivul pentru care nu este surprinzător este că toată viața de pe planetă este unită prin strămoși comuni., Pentru a găsi gene în comun printre organismele în general divergente este ceea ce te-ai aștepta cu descendența de la strămoșii comuni. Astfel, un genom bacterian tipic se dovedește a avea echivalentul a 2% din genele sale în genomul uman. Pentru plante, numărul este de aproximativ 17%, iar pentru organisme precum muștele și viermii numărul sare între 30 și 40%. Un alt mod de a măsura similitudinea genomilor este de a întreba cât de mult variază secvențele reale ale bazelor din genele unui genom., Pentru vertebrate, când se examinează similitudinea secvenței, numărul variază de la aproximativ 85 la sută, pentru rude îndepărtate precum peștii, la 98, 7 la sută, pentru cimpanzeu și 99, 7 la sută pentru ruda noastră apropiată dispărută, Homo neanderthalensis. Ceea ce nu era de așteptat, totuși, este distribuția largă a categoriilor majore de gene care sunt reprezentate atât la plante, cât și la animale.totuși, evoluția poate facilita unele remarcabile „variații pe teme” cu gene., Dacă o genă face o proteină implicată într-un anumit proces în plante, gena corespunzătoare dintr-un animal sau o ciupercă nu trebuie neapărat să facă o proteină care are aceeași funcție. Un exemplu instructiv este receptorii glutamatului, care sunt implicați în sinapsa neuronală animală și interacționează cu glutamatul neurotransmițător. Plantele au și receptori de glutamat, dar dacă servesc ceva asemănător unei funcții „neurale” este o altă problemă., O examinare a distribuției acestei familii de gene în genomul plantelor și animalelor ne va arăta cum familiile de gene se pot diverge și cum funcțiile acestor gene se pot diverge și ele.la animale, acești receptori se găsesc în principal în capătul receptor al celulelor nervoase—regiunea lor „postsinaptică”. Glutamatul este transportat peste sinapsă, întâlnește receptorii și astfel excită un potențial de acțiune sau arderea celulei nervoase. Se întâmplă că două tipuri majore de receptori de glutamat sunt recunoscute pe baza modului în care promovează impulsul postsynaptic., Primul tip este „ionotropic”: receptorii glutamatului aliniază porii canalului ionic peste membrana celulară a celulei nervoase receptoare, iar atunci când receptorii se leagă de glutamat, porii sunt activate și ionii curg prin ele. În receptorii „metabotropici”, canalele ionice sunt activate mai indirect, prin cascade de semnalizare care sunt de obicei legate de proteinele G (care leagă guanina, una dintre cele patru baze de acid nucleic).pentru ca procesul să funcționeze, receptorii glutamatului trebuie, de asemenea, să lege ceea ce se numesc agoniști., Există trei mari tipuri de agoniști care interacționează cu ionotropic receptorii glutamat: AMPA (alfa-amino-3-hidroxi-5-methyl4-isoxazole propionat), NMDA (N-metil-D-acid aspartic), și kainat. Alți agoniști interacționează cu receptorii metabotropici. Există, de asemenea, mai multe versiuni ale receptorilor de glutamat pentru ambele ionotropic și metabotropic funcții, precum și mai multe în cadrul acestor categorii funcționale, care sunt specifice pentru diferite agoniști. Deci, există mai multe versiuni de gene pentru proteinele din animale (adică ceea ce se numește o familie de gene)., De exemplu, majoritatea mamiferelor au șaisprezece receptori de glutamat ionotropic: patru care utilizează AMPA ca agonist, șapte care utilizează NMDA ca agonist și cinci care folosesc Kainat ca agonist. De asemenea, șoarecii și oamenii au opt receptori de glutamat metabotropic, fiecare dintre aceștia folosind o varietate de agoniști.plantele au receptori de glutamat care sunt mai asemănători cu tipul ionotropic., Arabidopsis thaliana (Thale cress), un loc de muncă al geneticii și genomicii plantelor, are douăzeci de membri ai acestei familii de gene, un număr în același parc, curios, ca acei șaisprezece receptori de glutamat ionotrop la mamifere. Mai mult decât atât, trei mari categorii de receptori de glutamat au fost descoperite în plante, reamintind că există trei categorii majore de ionotropic animal receptorii glutamat (cei care folosesc AMPA, NMDA, și kainite ca agoniști). Dar subgrupurile receptorilor glutamatului ionotropic animal corespund aproximativ celor din plante?, Cu alte cuvinte, receptorii glutamatului animal care utilizează AMPA ca agonist sunt mai strâns legați de un anumit subset de receptori de glutamat vegetal decât de alți receptori de animale sau plante?de fapt, cele trei categorii de receptori ai glutamatului vegetal nu seamănă deloc cu aceste categorii de animale. Pentru un singur lucru, animalele se pare că toate au aceleași gene în această familie de gene prin suprapunerile în strămoși comuni, întrucât planta receptorii glutamat toate par să fi evoluat dintr-un singur strămoș comun, care a existat înainte de plante și animale divergente., Aceasta înseamnă că receptorii glutamatului foarte specifici ai animalelor nu au o relație unu-la-unu cu receptorii glutamatului din plante. Nici receptorii din plante nu prezintă o relație cu organele distincte, așa cum o fac la animale.mai mult, în afară de orice asemănare a genelor, putem apela la a doua asemănare aparentă, cea a funcției proteinelor specificate de gene. De fapt, este adevărat că receptorii de glutamat de plante pot interfera cu receptorii de glutamat de animale, sugerând că receptorii de plante au încă o funcție echivalentă în celulele nervoase animale., Există, de exemplu, Cazul ciudat pe insula Guam de ingestie umană a materialului cycad (plante bogate într-un aminoacid asemănător glutamatului) care provoacă simptome neurodegenerative similare cu cele ale bolilor Alzheimer, Parkinson și Lou Gehrig. Și expresia receptorilor de glutamat vegetal este specifică rădăcinii, chiar locația pe care unii oameni de știință o consideră cea mai sugestivă pentru sistemele nervoase ale plantelor., În timp ce un mic subset al acestor receptori pare a fi important în dezvoltarea timpurie a rădăcinilor, totuși, diferiți receptori din plante nu prezintă, în general, o relație cu organele distincte, așa cum o fac la animale. Totuși, dacă receptorii glutamatului nu servesc funcțiile sistemului nervos în plante, de ce sunt acolo? Argumentul cel mai comun pentru reținerea lor în plante este că acestea servesc ca proteine de apărare pentru a îndepărta speciile de insecte invadatoare.,în al treilea rând ,având în vedere toate acestea, există structuri de plante care se comportă ca sinapsele, împreună cu molecule care se comportă ca neurotransmițătorii activi în regiunea „sinaptică”? Pentru ca aceasta să însemne ceva, trebuie confirmate câteva caracteristici ale plantelor. Comunicarea sinaptică trebuie să fie arătată, implementată de neurotransmițători și receptori ai transmițătorului neuronal în același mod ca și în neurotransmisia animalelor—de exemplu, prin vezicule în apropierea sinapsei., Un candidat neurotransmițător este auxin (acid indol-3-acetic), o moleculă mică pe care unii botaniști o consideră cel mai bun argument pentru comportamentul neurologic la plante. Există, de asemenea, transportori pentru auxin care se comportă foarte mult ca receptorii, prin faptul că ajută mișcarea auxinei pe membrana celulară. Dar sistemul auxin acționează ca neurotransmisia? Unii oameni de știință ar argumenta de fapt da., Moleculară botanist Gerd Jürgens la Institutul Max Planck de Biologie de Dezvoltare, de exemplu, a arătat că auxina transportul este realizat prin „vezicula traficului de persoane,” un proces care implică celulare vezicule (mici de lipide închise bule) care are animal neurotransmitator–cum ar fi caracteristici.totuși, auxina nu se găsește la animale și pare a fi o proteină specifică plantelor care reglează creșterea. Pentru unii, observațiile lui Jürgens sugerează că structurile veziculelor ar putea fi suficient de similare pentru a face un argument bun., Când sunt examinate tipurile de „sinapse” realizate în plante, două tipuri de joncțiuni se dovedesc a avea domenii de proteine încorporate în membrana celulară. Sistemul de transport al auxinelor, realizat prin traficul de vezicule, este influențat de lumină și gravitație pentru a controla comunicarea celulă-tocel și folosește auxina ca transmițător, comportându-se în același mod ca un neurotransmițător.cealaltă „sinapsă” se comportă ca interconectarea dintre o celulă imună animală și o celulă patogenă. La animale, acest sistem implementează răspunsul imun și distrugerea agentului patogen invadator., În plante, permite individului nu numai să se ocupe de agenții patogeni, ci și să stabilizeze interacțiunile cu simbionții—o funcție importantă. Plantele stabilesc interacțiuni utile în ambele sensuri cu o mulțime de microorganisme, cum ar fi bacteriile și ciupercile, iar în unele cazuri acești microbi îndeplinesc sarcini pe care planta nu le poate face singură. Unele plante nu pot procesa azotul din mediu, așa că formează o relație simbiotică cu bacteriile din genul Rhizobium pentru a face trucul, iar atașamentul asemănător sinapselor este esențial pentru relație., În acest proces, rhizobia obține beneficiul de a fi hrănit de plantă.apoi, pentru a aborda al patrulea și al cincilea punct ridicat mai sus cu privire la existența sistemelor neuronale vegetale, ce zici de impulsurile electrice sau potențialele de acțiune în plante și căile lor posibile ca parte a sistemului vascular al plantelor? Destul de ciudat, conductivitatea electrică în plante a fost descoperit cu câțiva ani înainte Luigi Galvani a făcut ghoulish 1780 frogleg experimente arată impulsuri electrice la animale. Deci, nu există nici o îndoială că semnalele electrice sau poate chiar potențialul de acțiune există în plante., De asemenea, este destul de clar că, ca Eric Davies, de la North Carolina state University a pus, „motivul fundamental plantele au semnale electrice care permite foarte rapidă și sistemică de transmitere a informațiilor, astfel încât întreaga plantă este informat aproape instantaneu, chiar dacă numai într-o regiune poate au fost perturbate.”Totuși, natura potențialului de acțiune este destul de diferită la plante și animale, deși ambele implică canalele ionice ale celulelor lor., În timp ce animalele produc potențialul de acțiune printr-un schimb de ioni de sodiu și potasiu, potențialele plantelor sunt produse cu transport de calciu care este îmbunătățit de clorură și redus de potasiu.

deci, ce concluzionăm?
ideea că plantele au creier într-un anumit sens este atât interesantă, cât și provocatoare., Atât de provocatoare, într-adevăr, că, în 2007 treizeci și șase de anchetatori de la treizeci și trei instituții au publicat o scrisoare deschisă în revista Trends in Stiinta Plantelor menținerea „planta neurobiologie nu adaugă la înțelegerea fiziologie a plantelor, plante de biologie celulară sau de semnalizare,” și implorându susținătorii inițiativei de a „să-și reevalueze critic conceptul și de a dezvolta un intelectual riguros fundația pentru ea”—un mod frumos de a spune, „taie-l.”

în general, răspunsul neurobiologilor din plante în ceea ce privește „creierul” plantelor a fost destul de conflict., Anthony Trewavas de la Universitatea din Edinburgh a sugerat că „neurobiologia plantelor este o metaforă”—și nimic mai mult. Accentul său a fost pus pe termenul în sine, iar interesul său a fost în principal în importanța sa în conducerea științei pentru a înțelege biologia celulară a plantelor și misterele comunicării și semnalizării celulare. Dar biologii Franti.sek Balu.,ska de la Universitatea din Bonn și Stefano Mancuso de la Universitatea din Florența energic susținut de existența literală a sistemelor nervos în plante, sugerând că „scoaterea vechi Aristotelică schismă între plante și animale va unifica toate organismele multicelulare sub unul conceptual ‘umbrela.evident, ambele perspective nu pot fi corecte. Trewavas Ne pare să-l numim ceea ce este: pur și simplu un caz de a discuta asemănări. Este metafora însăși care face declarații despre similitudinea sistemelor vegetale și animale atât de interesante., Dar pentru a o face utilă, trebuie să recunoașteți că este metaforă. Unificarea plantelor și animalelor sub o singură „umbrelă conceptuală” atunci când nu există într-adevăr una, creează o problemă reală. În primul rând, există dovezi bune că plantele și animalele nu împărtășesc un strămoș comun cu excluderea tuturor celorlalte organisme de pe planetă. Ciupercile și numeroasele organisme unicelulare care au nuclee intră în cale. O umbrelă unificatoare ar ascunde această realitate și ar submina utilitatea metaforei. Când o metaforă nu mai este recunoscută ca atare, eroarea devine regula zilei.