Рослини потребують води не менше тварин. Але те, як саме вони пропускають її через свої тканини, залишалося загадкою, розгадати яку вдалося лише недавно.
Основна проблема криється в тому, що спроба простежити процес водообміну між тканинами рослини неминуче спричинить за собою порушення цього делікатного процесу - але дослідники знайшли спосіб уникнути цього
Фізику з Ноттінгемського університету Флавіусу Паскуту і його команді довелося вдатися до щадної техніки візуалізації, завдяки якій вчені змогли в реальному часі спостерігати за тим, як п'ють рослини.
«Ми розробили спосіб, що дозволяє спостерігати за цим процесом на рівні окремих клітин», - пояснив електрофізіолог Ноттінгемського університету Кевін Вебб. «Ми можемо не просто бачити воду всередині кореня, але з точністю визначити, де і як вона рухається».
Мало того, що вода сама по собі важлива для рослин, вона також діє як засіб транспортування інших поживних речовин, мінералів і біомолекул по всіх живих структурах. Те, наскільки ефективно рослини можуть переміщати дорогоцінну рідину, може справляти величезний вплив на їх здатність переносити суворі умови навколишнього середовища.
«Щоб спостерігати поглинання води живими рослинами, не пошкоджуючи їх, ми застосували чутливу лазерну техніку оптичної мікроскопії, щоб неінвазивно відстежувати рух води всередині живого коріння», - пояснив Вебб.
Цей метод настільки чутливий, що може визначати масу і орієнтацію молекулярних зв'язків. Це означає, що контраст можна забезпечити, використовуючи молекули, які виділяються зі свого оточення - в даному випадку оксид дейтерію, відомий як «важка вода». Дейтерій - це ізотоп водню, у якого є нейтрон, а також звичайний одиночний протон звичайного водню, що подвоює його масу.
Хоча важка вода має дещо інші властивості, вона все ще досить схожа на звичайну воду, щоб у невеликих кількостях не впливати на фізіологію рослин.
Цікаво, що дослідники виявили всмоктування води тільки у внутрішній частині коріння, де проходить ксилема, що транспортує воду до тканин кореня. Це свідчить про те, що при первісному всмоктуванні вода не передається навколишнім тканинам на своєму шляху по кореню.
Дослідники вважають, що це означає, що всередині рослини насправді дві системи розподілу води і що друга поширює воду по зовнішніх тканинах.
Чому це так важливо? Розуміючи тонкощі фізіології рослин, можна не тільки істотно збільшити врожайність (наприклад, за рахунок точкового контролю поливу і добрив), але і вивести сорти культур, більш пристосовані до несприятливих умов, від сильних морозів до довгої посухи.