Как растение понимает, где верх, если семя лежит под землёй боком

Посадите фасоль боком, и через несколько дней росток всё равно пробьётся вверх, а корешок уйдёт вниз. Никаких глаз, никакого компаса. Растение просто чувствует, где низ.

Внутри клеток есть крошечные тяжёлые шарики. Они оседают под действием силы тяжести и работают как встроенный отвес. А дальше включается гормональная система, которая перераспределяет рост.

Крахмальные зёрна вместо уровня

В корневом чехлике, на самом кончике корня, есть особые клетки. Внутри них лежат амилопласты - пластиды, набитые крахмалом. Крахмал тяжелее остального содержимого клетки, поэтому эти шарики оседают на дно, как камешки в стакане с водой.

Когда семя лежит боком, амилопласты тоже ложатся на боковую стенку. Клетка это замечает. На нижней стороне накапливается сигнал, который меняет транспорт гормона ауксина. Ауксин начинает сильнее течь вниз, и клетки с его избытком растягиваются меньше. Корень изгибается вниз.

У побега своя логика

Стебель тянется вверх по той же причине, но с обратным знаком. В клетках эндодермы, внутреннего слоя, тоже есть тяжёлые крахмальные зёрна. Они оседают вниз и запускают цепочку реакций, которая в итоге перераспределяет ауксин к нижней стороне стебля.

Только здесь избыток ауксина заставляет клетки растягиваться сильнее. Нижняя сторона стебля растёт быстрее верхней, и побег загибается вверх. Один и тот же гормон, но разная реакция тканей.

Что показывают опыты

Ещё в XIX веке ботаники замечали, что корень реагирует на положение в пространстве. Позже эксперименты с клиностатом, прибором, который медленно вращает растение, подтвердили: если всё время менять orientation, корень перестаёт понимать, где низ, и растёт прямо.

Другой классический опыт - удалить кончик корня. После этого корень теряет способность изгибаться. Значит, именно там находится датчик. Современные исследования добавили детали: белки PIN3 и LAZY1 участвуют в перераспределении ауксина, а без них гравитропизм нарушается.

Зачем такой механизм

Растение не может убежать от неудобного положения. Но оно может выровняться. Гравитропизм позволяет корню уходить вглубь, к воде и опоре, а побегу - к свету. Даже если семя попало в землю криво, шансы выжить остаются.

У некоторых растений, например у кукурузы, корни особенно чутко реагируют на наклон. А у вьющихся побегов гравитация помогает выбрать направление, пока они не найдут опору. Механизм один, а применений много.