ดอกไม้ในจินตนาการที่พิมพ์ 3 มิติเผยให้เห็นความขัดแย้งที่ซ่อนอยู่เหนือรูปร่างดอกไม้
พอร์ตแลนด์, แร่ . — เว็บสล็อต รูปทรงดอกไม้ที่ยอดเยี่ยมสำหรับตัวมอดที่พยายามจะดื่มในความมืดนั้นดูแย่มากจากมุมมองของพืช
นำเสนอผีเสื้อกลางคืน ( Manduca sexta ) ดอกไม้พิมพ์ 3 มิติที่มีความโค้งต่างกันแสดงให้เห็นว่ารูปทรงแตรโค้งปานกลางช่วยให้ผีเสื้อกลางคืนจิบได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด Foen Peng รายงานเมื่อวันที่ 24 มิถุนายนในการประชุม Evolution 2017 นั่นเป็นชัยชนะของแมลงบินหาน้ำหวานในเวลากลางคืน
ทว่าการดื่มอย่างสบายใจก็ไม่ใช่สิ่งที่ดีที่สุดสำหรับพืชชนิดนี้ ในระหว่างการจิบจิบอย่างรวดเร็ว ผีเสื้อกลางคืนได้กระแทกอวัยวะเพศจำลองของดอกไม้ประดิษฐ์โดยไม่ได้ตั้งใจน้อยกว่าผีเสื้อกลางคืนที่พยายามจะจิบจากรูปร่างที่ไม่สะดวก การสัมผัสกับส่วนต่างๆ ของดอกไม้จริงน้อยลงหมายถึงการส่งและรับละอองเกสรน้อยลง
Peng จากมหาวิทยาลัยวอชิงตันในซีแอตเทิลเสนอผีเสื้อกลางคืนอีกสามรูปร่าง ยกเว้นทรัมเป็ตที่โค้งมน สิ่งที่ดีที่สุดสำหรับพืชคือ “ดอกไม้” ที่มียอดแบนโดยมีมุมขวาหยดไปที่บ่อน้ำหวานที่อยู่ตรงกลาง งานก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นว่าการขาดส่วนโค้งทำให้เป็นเรื่องยากมากสำหรับเหยี่ยวผีเสื้อกลางคืนที่บินโฉบอยู่เหนือดอกไม้และขยายงวงที่เหมือนลิ้นของพวกมันเพื่อแตะและสำรวจทางไปยังน้ำหวานในแสงสลัว
การผสมเกสรในแวบแรกอาจดูเหมือนการพัฒนาร่วมกันอย่างง่าย ๆ พร้อมผลประโยชน์สูงสุดของทั้งพืชและแมลงผสมเกสร แต่การทดลองเหล่านี้เผยให้เห็นความขัดแย้งที่ซ่อนอยู่และซ่อนเร้นอยู่ นายเผิงกล่าว
พันธุศาสตร์เสนอเงื่อนงำว่าทำไมหญ้าถึงเป็นผู้เชี่ยวชาญในการเอาชีวิตรอด
ความร่วมมือระหว่างเซลล์ปากใบหมายความว่าพืชสามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงได้อย่างรวดเร็ว
หญ้ามีการควบคุมชายแดนชั้นเยี่ยมเพื่อประหยัดน้ำในใบ ตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ระบุถึงการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่ทำให้พวกเขาเชี่ยวชาญในการรับคาร์บอนไดออกไซด์โดยไม่สูญเสียน้ำ การค้นพบนี้อาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สร้างพืชทนแล้งได้มากขึ้น นักวิจัยรายงานในวารสาร Science 17 มีนาคม
รูพรุนแบบปรับได้ที่เรียกว่าปากใบที่ด้านล่างของใบช่วยให้พืชดูดซับ CO 2ในขณะที่ลดการสูญเสียน้ำ เช่นเดียวกับนักเรียนที่ตอบสนองต่อแสงแดด พืชจะเปิดและปิดปากใบเพื่อตอบสนองต่อแสง ความชื้น และอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไป ปากใบหญ้าสามารถเปิดได้กว้างและตอบสนองได้เร็วกว่าในพืชชนิดอื่น ซึ่งช่วยให้หญ้าสังเคราะห์แสงได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ความสามารถนี้อาจช่วยอธิบายได้ว่าทำไมหญ้าถึงเติบโตได้สำเร็จในหลายพื้นที่บนโลก เบรนท์ เฮลลิเกอร์ นักนิเวศวิทยาพืชแห่งมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย ซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาใหม่กล่าว ตัวอย่างเช่น หญ้ามีความพร้อมเป็นพิเศษในการรับมือกับสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วและลมแรงที่อาจกระทบที่ราบและทุ่งหญ้าแพรรี
ในปากใบพืชส่วนใหญ่ เซลล์รูปถั่วสองเซลล์ แต่ละเซลล์อยู่ที่ด้านข้างของรูพรุน บวมหรือยุบตัวเหมือนลูกโป่งเพื่อควบคุมขนาดของช่องเปิด แต่ในหญ้า แต่ละเซลล์เหล่านี้มีรูปร่างเหมือนดัมเบลล์แทน และดัมเบลล์แต่ละอันเชื่อมโยงกับเซลล์อีกสองเซลล์ที่เรียกว่าเซลล์ย่อย
นักวิทยาศาสตร์สงสัยมานานแล้วว่าเซลล์ย่อยของหญ้าอาจให้ดัมเบลล์หรือที่รู้จักในชื่อเซลล์ป้องกัน ซึ่งช่วยให้เปิดและปิดได้ง่ายขึ้น แต่นั่นเป็นการยากที่จะทดสอบด้วยวิธีที่ควบคุมได้
เมื่อสโตมาเปิดออก “มันยื่นเข้าไปในเซลล์เพื่อนบ้าน” Dominique Bergmann ผู้เขียนร่วมการศึกษากล่าว นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดกล่าว “ถ้าเพื่อนบ้านไม่อยากย้าย แสดงว่าคุณติดอยู่” แต่เซลล์ย่อยมีความอ่อนแอ เมื่อเซลล์ป้องกันพองตัว เซลล์ย่อยที่อยู่ใกล้เคียงจะปล่อยลมออก
Bergmann และเพื่อนร่วมงานของเธอได้กลายพันธุ์ยีนที่เรียกว่าMUTEในสารสีม่วงปลอม ( Brachypodium distachyon ) เพื่อให้หญ้าไม่ได้สร้างโปรตีน MUTE หากไม่มี MUTE พืชไม่ได้สร้างเซลล์ย่อย และหากปราศจากความช่วยเหลือ พืชก็สามารถเปิดและปิดปากใบได้อย่างมีประสิทธิภาพน้อยกว่าปกติ
หญ้าไม่ใช่พืชชนิดเดียวที่มี ยีน MUTE Bergmann กล่าว แต่ในพืชชนิดอื่น ยีนให้คำแนะนำเพื่อช่วยในการสร้างเซลล์ป้องกัน ไม่ใช่เซลล์ย่อย ในบางช่วงของวิวัฒนาการของหญ้า ยีน MUTEทำหน้าที่แตกต่างจากอาณาจักรพืชที่เหลือ
แม้ว่างานใหม่นี้จะยืนยันว่าเซลล์ย่อยและเซลล์ป้องกันทำงานร่วมกันเพื่อทำให้ปากใบหญ้าตอบสนองได้ดีขึ้น แต่ก็ยังจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อทำความเข้าใจว่าเซลล์ย่อยให้ความช่วยเหลืออย่างไร Michael Blatt นักสรีรวิทยาพืชแห่งมหาวิทยาลัยกลาสโกว์ในสกอตแลนด์กล่าวว่า “คงจะดีจริง ๆ ที่ได้แสดงให้เห็นว่ามีการแลกเปลี่ยนไอออนระหว่างเซลล์ทั้งสองประเภท การแบ่งไอออนสามารถกระตุ้นให้น้ำไหลจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งได้ โดยจะควบคุมว่าเซลล์ใดจะพองตัวมากกว่า
ปากใบที่ตอบสนองได้ดีกว่าอาจช่วยให้หญ้าสามารถอยู่รอดได้ในช่วงที่สภาพอากาศของโลกร้อนและแห้ง “หญ้าโชคดี” Michael Raissig ผู้เขียนร่วมการศึกษาที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดกล่าว ในขณะที่สภาพอากาศของโลกยังคงเปลี่ยนแปลง Raissig กล่าวว่านวัตกรรมทางพันธุกรรมเหล่านี้อาจถูกนำไปใช้เพื่อช่วยให้พืชชนิดอื่นผ่านไปได้เช่นกัน เว็บสล็อต
