Растенията, животните и много гъби обикновено растат чрез процеса на бинарно делене - форма на безполово размножаване, която позволява на клетката да се дели, размножава и да произвежда нови клетки, специализирани за определени дейности.

Не всички макроскопични организми обаче играят по правилата. При редица големи морски водорасли, като зелените листни водорасли Caulerpa, липсват микроскопични делящи се структури, което ги прави едни от най-големите познати едноклетъчни системи.

Тези роднини на растенията все пак могат да достигат гигантски размери и са толкова добри в поглъщането на слънчева светлина с цел по-успешно разпространение, че са се превърнали в успешни нашественици в много нови територии.

Но какво организира процеса на растеж, когато тялото на практика е една гигантска клетка?

За да разберат това, биоинженерът от Калифорнийския технологичен институт Елдад Афик и колегите му отрязват парчета от вида Caulerpa brachypus, за да видят как се възстановява.

"Основната парадигма в клетъчната биология е, че вътрешната среда на клетката се диктува от нейната среда и от това, което се случва в ядрото", казва Афик.

"Но в Caulerpa няма нищо, което да разделя ядрата едно от друго."

Дори и без мембрани и стени, които да разделят многобройните ядра на растението, този интригуващ организъм все пак успява да се организира в структури, подобни на органи, които приличат на листа, стъбла и корени.

След като отрязват части от водораслите, изследователите виждат разлики в интензивността на зелената пигментация в местата на регенерация. През нощта тези места са сравнително прозрачни, докато през деня стават зелени, плътни, непрозрачни.

Предишни изследвания показват, че тази промяна в оцветяването може да е резултат от навлизането на слънчева светлина и излизането на хлорофил от мястото. Афик и екипът му се заемат да установят дали движението на хлорофила всъщност е в отговор на светлината.

След като излагат екземпляри от C. brachypus на 12 часа ярка светлина, последвани от 12 часа тъмнина, изследователите установяват, че листата на водораслите растат по-дълго от тези, изложени на ярка светлина в продължение на 24 часа, което предполага, че нощният "сън" е от съществено значение за поддържане на тяхната самоорганизация.

Когато се къпят в светлина, части от тялото на Caulerpa се заливат със зелена вълна от хлорофил, която им позволява да фотосинтезират и да растат. През нощта тази зелена вълна сякаш се срива и по това време водораслите си почиват.

Това, което е наистина интересно обаче, е, че водораслите сякаш прогнозират кога ще настъпят здрачът и зората. Те променят активността на хлорофила си още преди настъпването на новите светлинни условия, което подсказва, че разполагат с нещо като вътрешен циркаден часовник, който използват, за да растат и да се развиват.

"Откриваме различни морфологии в зависимост от светлинните времеви модели, което предполага, че вълните на хлорофила могат да свържат биологичните осцилатори с метаболизма и морфогенезата", обясняват изследователите в своята статия.

Тъй като зелените хлоропласти се разпространяват в съответствие с цикъла на дневната и нощната светлина, те осигуряват на гигантската маса не само усещане за време, но и за позиция.

На практика водораслите знаят кое е долната и кое – горната им част. А това им позволява да определят кога и къде да растат. „Клетки“ не са необходими.

Това изследване е публикувано в Nature Communications.

Източник: Science Alert