27.07.2009

Хламидомонады сами изменяют направление движения

Растение, которое умеет передвигаться

Хламидомонады – крошечные одноклеточные водоросли, обладающие уникальной способностью передвижения. Благодаря двум специальным жгутикам эти низшие растения передвигаются в сторону света, чтобы обеспечить свой единственный хлоропласт необходимой энергией для фотосинтеза. Это явление называется положительным фототропизмом. Правда, хламидомонад привлекает не только свет. Они улавливают звуковые волны или биохимические сигналы, которые предупреждают их о приближении врага. После того как сигнал поступает в координационный центр, растение, как это ни странно звучит, спасается бегством, активно работая жгутиками.

Работой жгутиков хламидомонады (Chlamydomonas reinhardtii) заинтересовались ученые из Кембриджского университета (University of Cambridge, Великобритания) и Хаверфордского колледжа (Haverford Colledge) под руководством профессора Голдштейна (Raymond E. Goldstein). Ученые засняли на видеокамеру движение жгутиков хламидомонады, а с помощью математической модели рассчитали, как сама она может менять направление. О подробностях своей работы корреспонденту Infox.ru рассказал профессор Голдштейн.

Универсальные реснички

Вообще жгутики очень интересные образования. Они могут выполнять множество разных функций – движения, защиты, восприятия внешних раздражителей. Например, реснички, выстилающие эпителий многих внутренних органов человека, почти не отличаются от жгутиков водоросли хламидомонады. Например, у человека реснички выстилают слизистую легких, защищая этот орган от загрязнения. В слуховой трубе тоже есть реснички. Они проталкивают слизь, которая образуется в системе среднего уха, в носоглотку.

Новый способ передвижения

«Мы обнаружили следующее: чтобы двигаться прямо и не менять курса, хламидомонада должна совершать 50 ударов в секунду, причем, что очень важно, одновременно двумя жгутиками. Это поразительно много», — рассказывает профессор Голдштейн.

По словам ученых, чтобы изменить направление движения, например «уловив» сигнал приближения опасности или «заметив» источник света, водоросль проделывает следующий маневр. «Жгутики сбиваются с ритма и начинают двигаться несинхронно. При этом скорость замедляется и частота вращений сильно сокращается в среднем до десяти ударов в секунду», — объясняет профессор Голдштейн. Правда, у разных видов скорость передвижения при таком маневре и частота вращений могут сильно варьироваться, добавляют ученые. В основе этого процесса лежит гидромеханика – взаимодействие движущегося твердого тела в жидкой среде, объясняет профессор.

Так простое передвижение одноклеточного организма с помощью жгутиков оказалось на самом деле очень сложным процессом, в котором задействовано множество реакций. «Впрочем, пока остается тайной, как работает механизм, переключающий режимы движения жгутиков, и как улавливаются сигналы внешней среды», — подчеркнул профессор Голдштейн.

Об исследованиях ученых можно прочитать в журнале Science Reports.

Анна Говорова

Источники:

1. infox.ru