Ауксини - мали молекули со огромна моќ

Тим на истражувачи предводени од UC Riverside за прв пат покажа еден начин на кој  една мала молекула претвора една клетка во нешто огромно како дрво.

Веќе половина век, научниците знаат дека сите растенија зависат од една молекула наречена  ауксин, за да растат. Досега, тие не разбираа точно како ауксинот го поттикнува растот на растенијата.

Зборот auxin потекнува од грчкиот збор „auxein“, што значи „да расте“. Постојат два главни патишта кои ауксинот ги користи за да го оркестрира растот на растенијата, а еден од нив сега е опишан во нова статија во списанието „Nature“

Ауксините се класа на растителни хормони (или регулатори на растот на растенијата) со некои карактеристики слични на морфоген. Ауксините играат клучна улога во координацијата на многу процеси на раст и однесување во животните циклуси на растенијата и се од суштинско значење за развојот на растенијата. Холандскиот биолог Frits Warmolt Went прв ги опишал ауксините и нивната улога во растот на растенијата во 1920-тите. Kenneth V. Thimann е првиот кој изолирал еден од овие фитохормони и ја утврдил неговата хемиска структура како индол-3-оцетна киселина.

Ауксинот е присутен во сите делови на растението,  во многу различни концентрации. Концентрацијата во секоја позиција е клучна развојна информација, па затоа е предмет на строга регулација и преку метаболизмот и преку транспортот. Резултатот е  тоа што ауксинот создава „шеми“ на максимални и минимални  концентрации на ауксин во телото на растението, кои пак го водат понатамошниот развој на соодветните клетки и на крајот на растението како целина.

Моделот на дистрибуција на ауксин во растението (динамичен и одговорен на околината) е клучен фактор за растот на растението, неговата реакција на околината и конкретно за развојот на растителните органи (како што се лисјата,корењето  или цветовите). Тоа се постигнува преку многу сложен и добро координиран активен транспорт на молекули на ауксин од клетка до клетка низ телото на растението - со таканаречениот поларен транспорт на ауксин.Така, растението може (како целина) да реагира на надворешни услови и да се прилагоди на нив, без да има потреба од  нервен систем. Ауксините обично делуваат во согласност со, или спротивно на, други растителни хормони. На пример, соодносот на ауксин и цитокинин во одредени растителни ткива го одредува разгранувањето  на коренот или пупењето на пупките

Растителните клетки се обвиткани во клеточни ѕидови слични на школка, чиј примарен слој има три главни компоненти: целулоза, хемицелулоза и пектин.

Една  практична  аналогија:„Целулозата работи како арматура во висок степен, обезбедувајќи широка основа и потпора а зајакната со хемицелулозни синџири и е запечатена со пектин“

Овие компоненти го дефинираат обликот на растителните клетки, што резултира со понекогаш изненадувачки формации како што се клетките на листот на епидермисот во форма на сложувалка што тимот од UC Riverside ги проучува во последните две децении. Овие форми помагаат цврсто да се„залепат“ клетките заедно и обезбедуваат физичка сила за растенијата против разни елементи,како што е ветрот. Со сè што е толку цврсто „заклучено“ со клеточните ѕидови, како е можно движење и раст?

ПРИНЦИП НА ДЕЈСТВО

Една теорија тврди дека кога растенијата се подготвени да растат, ауксинот предизвикува нивните клетки да станат кисели, олабавувајќи ги врските помеѓу компонентите и дозволувајќи им на ѕидовите да омекнат и да се прошират. Оваа теорија беше предложена пред половина век, но како ауксинот ја активира киселоста остана мистерија досега.

Тимот на Јанг открил дека ауксинот ја создава таа киселост предизвикувајќи пумпање на протони во клеточните ѕидови, намалувајќи ги нивните pH нивоа. Пониската pH вредност го активира протеинот, експанзин, соодветно именуван затоа што ги разградува врските помеѓу целулозата и хемицелулозата, дозволувајќи им на клетките да се прошират.

Пумпањето на протони во клеточниот ѕид, исто така, поттикнува навлегување на вода во клетката, градејќи внатрешен притисок. Ако клеточниот ѕид е доволно лабав и има доволно притисок внатре во ќелијата, тој ќе се прошири.

„Како балон, проширувањето зависи од тоа колку се дебели надворешните ѕидови, наспроти тоа колку воздух дувате“, објасни главниот истражувач Женбиао Јанг. „Намалувањето на pH вредноста во клеточниот ѕид може да дозволи водата надвор од ќелијата да се движи внатре, поттикнувајќи го тургорскиот притисок и експанзијата“.

Постојат два познати механизми со кои ауксинот го регулира растот. Еден од нив е намалувањето на pH вредноста што го опиша тимот на Јанг. Друга е способноста на ауксинот да ја вклучи генската експресија во јадрото на клетките на растенијата, што пак ја зголемува количината на експанзија и други фактори за регулирање на растот во клетката.

Потценување е да се каже дека ауксинот едноставно „придонесува“ за растот на растенијата. Тоа е од суштинско значење за речиси секој аспект од растот и развојот на растението, вклучително и аспектите кои се важни за земјоделството како што се овошјето, развојот на семето и коренот, разгранувањето на ластарите и формирањето лисја. Дури и правилната реакција на растението на гравитацијата и светлината зависат од ауксинот за да се осигура дека корените се спуштаат надолу додека ластарите растат кон светлината.

Не само што подлабокото разбирање на ауксинот може да има корист за земјоделството и производството на обновливи извори на енергија, туку еден ден може да влијае и на медицината. „Разбирањето како функционира основната биохемија на крајот може да има влијание врз здравјето на луѓето“, вели Јанг. „Како што се проширува нашето знаење, можеме да научиме дека процесите кај луѓето се аналогни“.