понедельник, 6 февраля 2012 г.

Фотосинтез эволюционировал под влиянием засухи

Фотосинтез эволюционировал под влиянием засухиНастойка системы фотосинтеза происходила из-за необходимости экономить воду, в результате чего растения научились беречь не только воду, но и углекислый газ.

У современных растений есть несколько разновидностей фотосинтеза. Общий смысл у них один: получение органических веществ из углекислого газа и воды через ряд биохимических реакций, протекающих в хлоропластах. Но способ пространственной организации этих реакций при разных типах фотосинтеза различен. Если сравнить фотосинтез с фабрикой, то можно сказать, что отличия лежат в инфраструктуре производства, в том, откуда, куда и когда транспортируются химические «полуфабрикаты».

Большинство растений используют С3-фотосинтез, когда все реакции по сборке глюкозы из углекислого газа происходят в клетках мезофилла — в толще листа, относительно близко к поверхности. Но значительное число травянистых растений пользуется другой схемой, названной С4-фотосинтезом. В этом варианте часть фотосинтетических реакций происходит там же, где у всех остальных растений, но потом продукты транспортируются в глубь листа, к клеткам, окружающим проводящие сосуды. Считалось, что С4-фотосинтез помогает более эффективно использовать углекислый газ, и появился он в ответ на снижение концентрации СО2 в среде. Когда травы растут в густом тропическом лесу, деревья создают благоприятный микроклимат с большим содержанием СО2. Но когда лес редеет, например, из-за более сухого климата, травам приходится приспосабливаться к жизни на открытых и сухих пространствах. Поэтому и возникла такая система фотосинтеза, работающая с большей отдачей.

В статье, опубликованной в Philosophical Transactions of the Royal Society B, учёные из Университета Шеффилда (Великобритания) выдвигают другое объяснение тому, зачем растениям понадобилась иная схема фотосинтеза. Движущей силой, по их мнению, оказалось не падение концентрации СО2, а недостаток воды. Углекислый газ для фотосинтеза поступает в растения большей частью через устьица — поры на поверхности листа, окружённые запирающими клетками. Через эти же поры испаряется вода. Устьица необходимы для поднятия воды из почвы: испарение через листья создаёт необходимую гидравлическую силу, и вода перемещается от корней растения к листьям.

Но в засушливом климате перед растениями встаёт нелёгкий выбор: чтобы вести фотосинтез, нужно держать устьица открытыми для захвата СО2, но через эти же устьица происходит значительная потеря воды. Если вода будет испаряться слишком быстро, гидравлический столб будет двигаться с разной скоростью у основания растения и у его вершины, и в итоге разорвётся. Растение может устранить разрыв и восстановить водоснабжение, но это требует больших затрат энергии, и, если это будет происходить слишком часто, растение попросту погибнет. По словам учёных, С4-фотосинтез возник как раз из-за необходимости экономить воду. Более эффективное использование углекислого газа позволяет держать устьица закрытыми, то есть снизить водопотери.

Считается, что фотосинтез изобрели цианобактерии, а эукариоты потом подселили этих фотосинтезирующих одноклеточных в свои клетки. Спустя миллионы лет эволюции цианобактерии превратились в хлоропласты. Что до С4-фотосинтеза, то, как полагают, история насчитывает едва ли не 60 независимых случаев его возникновения. Такой способ фотосинтеза не единственное приспособление к засушливому местообитанию и, надо признать, не самое эффективное. Растения-суккуленты, вроде кактусов, пошли ещё дальше, разделив стадии фотосинтеза во времени: они держат устьица открытыми по ночам, не давая дневной жаре выкачать из них всю воду.

Исследователи убеждены, что эволюция систем фотосинтеза направлялась именно необходимостью экономить воду. Чтобы окончательно подтвердить свою гипотезу, учёные собираются экспериментально сравнить, как ведут себя в засушливых условиях близкородственные растения с С3- и С4-фотоситнезом.

Подготовлено по материалам Planet Earth.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Индивидуальность превыше всего, или Секрет строительства сложной транспортной сети муравьёв
Среди самых впечатляющих транспортных систем на планете не последнее место занимает сложная система дорожек, создаваемая муравьями вокруг гнёзд. Эти дорожные сети возникают как набор тропок, необходимый муравьям для исследования окружающего мира, а затем превращаются в каналы доставки и распределения продовольствия для всей колонии и используются ежедневно сотнями тысяч особей. Любопытнее всего ...
  (читать дальше)

Новые сотрудники Apple работают над фальшивыми продуктами - СМИ
Компания Apple, тщательно заботящаяся о секретности своих разработок, проверяет надежность некоторых недавно нанятых инженеров, временно назначая их работать над фальшивыми продуктами, не предназначенными для производства, пишет сайт SFGate со ссылкой на автора новой книги "Внутри Apple" Адама Лашински (Adam Lashinsky). "Один мой друг, старший инженер в Apple, первые девять месяцев работал над ф...
  (читать дальше)

ViewSonic VX2336s-LED: 23-дюймовый монитор формата Full HD
Компания ViewSonic пополнила линейку ЖК-мониторов моделью VX2336s-LED со светодиодной подсветкой на IPS-матрице. Панель выполнена с применением фирменной технологии SuperClear, которая улучшает качество изображения и обеспечивает большие углы обзора — до 178 градусов по вертикали и горизонтали. Величина контрастности составляет 1 000:1; значение динамической контрастности — до 20 000&n...
  (читать дальше)

Эксперт: лунная база потребует увеличить бюджет Роскосмоса в 6 раз
Принятие решения о создании обитаемой базы на Луне потребует увеличить бюджет Роскосмоса более чем в шесть раз от планируемого уровня 2014 года (200 миллиардов рублей), считает главный редактор журнала "Новости космонавтики" Игорь Маринин. Выступая в эфире телеканала "Россия-24", он напомнил, что к 2014 году запланировано увеличение бюджета Роскосмоса в два раза от уровня 2012 года - до 200 милл...
  (читать дальше)

Nikon Coolpix S30: фотоаппарат начального уровня в герметичном корпусе
Линейка фотоаппаратов Coolpix компании Nikon пополнилась моделью S30 для начинающих пользователей. Новинка заключена в герметичный корпус повышенной прочности. Производитель гарантирует сохранение работоспособности после падений с высоты до 80 см; использовать устройство можно под водой на глубине до трёх метров. Фотоаппарат наделён 1/3-дюймовой ПЗС-матрицей с 10,1 млн эффективных пикселов и о...
  (читать дальше)

Pentax K-01: беззеркальный фотоаппарат со сменной оптикой
Компания Pentax Ricoh Imaging анонсировала фотоаппарат K-01, выполненный в стиле «ретро». Продажи новинки начнутся в марте. Беззеркальная фотокамера со сменной оптикой оснащена 16,3-мегапиксельной КМОП-матрицей APS-C CMOS (23,7×15,7 мм). К ней подходят любые объективы с байонетом K-mount. Фотоаппарат наделён системами стабилизации изображения и очистки сенсора от пыли, ярким 3-дюймовым дисплее...
  (читать дальше)

Поповкин: выводы комиссии по "Фобосу" опубликуют в ближайшие дни
Выводы комиссии по расследованию аварии российской межпланетной станции "Фобос-Грунт" будут опубликованы в ближайшие дни, сообщил глава Роскосмоса Владимир Поповкин. "Учитывая такой интерес к этой проблеме, мы опубликуем на сайте Роскосмоса основные выводы, и те версии, которая рассматривала аварийная комиссия. Я думаю, что сегодня-завтра они появятся на сайте Роскосмоса", - сказал Поповкин в эф...
  (читать дальше)

Социальная сеть Facebook отмечает свой восьмой день рождения
Крупнейшая в мире социальная сеть Facebook, запущенная 4 февраля 2004 года, отмечает в субботу свой восьмой день рождения, сообщают представители соцсети. "Сегодня наш день рождения, и мы хотим поблагодарить вас за потрясающие восемь лет", - сообщается на официальной странице социальной сети Facebook. Изначально глава Facebook Марк Цукерберг создавал данную социальную сеть как сеть, объединяющу...
  (читать дальше)

Olympus DSX-500: первый тачскрин-микроскоп
Новый оптический электронный микроскоп серии DSX производства Olympus, показанный в Японии в январе, стал первым в своём роде прибором, каждая операция с которым осуществляется с тачскрина. Интеграция между микроскопом и сенсорным дисплеем достигла такого уровня, что после помещения образца на предметный столик все последующие операции производятся только с использованием чувствительного к нажат...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)