Tumbuhan Dapat Mengetahui Waktu Bahkan Tanpa Otak dan Begini caranya

Tanaman Dapat Mengetahui Waktu Bahkan Tanpa Otak Dan Begini caranya
Punya waktu? Sameer mishra / Shutterstock

Siapa pun yang telah melakukan perjalanan melintasi berbagai zona waktu dan menderita jet lag akan mengerti betapa kuatnya kita jam biologis. Faktanya, setiap sel dalam tubuh manusia memiliki jam molekulernya sendiri, yang mampu menghasilkan kenaikan dan penurunan harian dalam jumlah banyak protein yang dihasilkan tubuh selama siklus 24-jam. Otak berisi master clock yang membuat seluruh tubuh tetap sinkron, menggunakan sinyal lampu dari mata untuk menjaga waktu dengan lingkungan.

Tumbuhan memiliki ritme sirkadian serupa yang membantu mereka mengetahui waktu hari, menyiapkan tanaman untuk fotosintesis sebelum fajar, menyalakan mekanisme perlindungan panas sebelum bagian terpanas hari, dan menghasilkan nektar ketika penyerbuk paling mungkin untuk mengunjungi. Dan seperti halnya pada manusia, setiap sel dalam tanaman tampaknya memiliki jam sendiri.

Tanaman Dapat Mengetahui Waktu Bahkan Tanpa Otak Dan Begini caranya
Mata dan otak kita mengandalkan sinar matahari untuk mengoordinasikan aktivitas dalam tubuh sesuai dengan waktu. Yomogi1 / Shutterstock

Tetapi tidak seperti manusia, tanaman tidak memiliki otak untuk menjaga jam mereka disinkronkan. Jadi bagaimana pabrik mengoordinasikan irama seluler mereka? Kami penelitian baru menunjukkan bahwa semua sel di pabrik berkoordinasi sebagian melalui sesuatu yang disebut pengaturan diri lokal. Ini secara efektif sel tanaman mengkomunikasikan waktu mereka dengan sel tetangga, dengan cara yang mirip dengan caranya sekolah ikan serta kawanan burung mengoordinasikan gerakan mereka dengan berinteraksi dengan tetangga mereka.

Penelitian sebelumnya menemukan bahwa waktu jam berbeda di berbagai bagian tanaman. Perbedaan-perbedaan ini dapat dideteksi dengan mengukur waktu dari puncak harian dalam produksi protein jam di berbagai organ. Protein jam ini menghasilkan osilasi 24-jam dalam proses biologis.

Misalnya, protein jam mengaktifkan produksi protein lain yang bertanggung jawab untuk fotosintesis daun sebelum fajar. Kami memutuskan untuk memeriksa jam di semua organ utama tanaman untuk membantu kami memahami bagaimana tanaman mengoordinasikan waktu mereka untuk menjaga seluruh tanaman berdetak dalam harmoni.

Apa yang membuat tanaman tergerak

Kami menemukan bahwa dalam thale cress (Arabidopsis thaliana) semai, jumlah protein jam memuncak pada waktu yang berbeda di setiap organ. Organ-organ, seperti daun, akar dan batang, menerima sinyal berbeda dari lingkungan mikro setempat, seperti cahaya dan suhu, dan menggunakan informasi ini untuk secara mandiri mengatur kecepatan mereka sendiri.

Jika ritme pada organ yang berbeda tidak selaras, apakah tanaman menderita semacam jet lag internal? Sementara jam individu di organ yang berbeda memuncak pada waktu yang berbeda, ini tidak menghasilkan kekacauan total. Anehnya, sel-sel mulai membentuk pola gelombang spasial, di mana sel-sel tetangga tertinggal sedikit di belakang satu sama lain. Ini agak seperti stadion atau gelombang "Meksiko" penggemar olahraga berdiri setelah orang-orang di sebelah mereka untuk membuat gerakan seperti gelombang melalui kerumunan.

Tanaman Dapat Mengetahui Waktu Bahkan Tanpa Otak Dan Begini caranya
Sel-sel tumbuhan berkomunikasi antara tetangga mereka untuk mengoordinasikan waktu. James Locke, penulis disediakan

Pekerjaan kami menunjukkan bahwa gelombang ini muncul dari perbedaan antar organ ketika sel mulai berkomunikasi. Ketika jumlah protein jam dalam satu sel memuncak, sel berkomunikasi ini dengan tetangganya yang lebih lambat, yang mengikuti timbal sel pertama dan menghasilkan lebih banyak protein jam juga. Sel-sel ini kemudian melakukan hal yang sama pada tetangga mereka, dan seterusnya. Pola seperti itu dapat diamati di tempat lain di alam. Beberapa spesies kunang-kunang membentuk pola gelombang spasial seperti mereka sinkronisasi flash mereka dengan tetangga mereka.

Pengambilan keputusan lokal oleh sel-sel, dikombinasikan dengan pensinyalan di antara mereka, mungkin bagaimana tanaman membuat keputusan tanpa otak. Ini memungkinkan sel-sel di berbagai bagian tanaman untuk membuat keputusan berbeda tentang cara tumbuh. Sel-sel dalam tunas dan root dapat secara terpisah mengoptimalkan pertumbuhan dengan kondisi lokal mereka. Tunas dapat menekuk ke arah di mana cahaya tidak terhalang dan akar dapat tumbuh ke arah air atau tanah yang kaya nutrisi. Bisa juga membiarkan tanaman selamat dari kehilangan organ melalui kerusakan atau dimakan oleh herbivora.

Ini mungkin menjelaskan bagaimana tanaman dapat secara terus-menerus menyesuaikan pertumbuhan dan perkembangan mereka untuk mengatasi perubahan dalam lingkungan mereka, yang oleh para ilmuwan disebut “plastisitas”. Memahami bagaimana tanaman membuat keputusan bukan hanya menarik, itu akan membantu para ilmuwan membiakkan varietas tanaman baru yang dapat menanggapi lingkungan mereka yang semakin berubah dengan perubahan iklim.Percakapan

Tentang Penulis

Mark Greenwood, PhD Peneliti Biologi Seluler, University of Cambridge dan James Locke, Pemimpin Kelompok Penelitian dalam Sistem Biologi, University of Cambridge

Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.

ing

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

ikuti InnerSelf di

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Dapatkan Terbaru Dengan Email

{Emailcloak = off}