Подсолнечники стали жертвами оптической иллюзии
Биофизики обнаружили, что растения способны нелинейно интегрировать пространственно распределенные световые сигналы, что иногда приводит к несоответствию направления их роста с направлением максимального освещения. Исследование, проведенное под руководством Ясмины Мероз из Тель-Авивского университета, включало разработку модели, основанной на физике и геометрии восприятия, и была экспериментально проверена на проростках подсолнечника при различных условиях освещения. Эту информацию сообщает издание N + 1.
Многие организмы, не имея централизованной системы обработки сигналов, ориентируются в пространстве благодаря локальной интеграции стимулов. Примером этого является хемотаксис бактерий, где локальный кластер рецепторов суммирует сигналы, позволяя организму корректировать движение в соответствии с окружающими стимулами.
Растения, благодаря фототропизму, представляют собой удобную модель для изучения распределенного восприятия. Они растут в сторону света, который может поступать с разных направлений и с различной интенсивностью, а светочувствительные рецепторы располагаются по поверхности побега.
Исследователи предположили, что фототропическая трансдукция подчиняется степенному закону, что может привести к тому, что растение вырастет не в сторону наибольшего света. Для проверки гипотезы они облучали проростки подсолнечника синим светом с длиной волны 450 нанометров и различной интенсивностью.
В ходе эксперимента выяснили, что угол поворота растения зависит от разности интенсивностей света нелинейно, что подтвердило векторную модель. При добавлении третьего, более слабого источника света, растения выросли в его сторону, несмотря на то, что два других источника имели почти одинаковую интенсивность. Это показало, что растения следуют ложному пути из-за локальной и нелинейной интеграции световых сигналов.
Авторы исследования отметили, что такое нелинейное преобразование света можно рассматривать как оптическую иллюзию на уровне восприятия растений. Они также подчеркнули, что их подход может быть применен к другим децентрализованным биологическим системам и инженерным системам с распределенными датчиками.
