Как растительный гормон помогает формировать геометрически правильные цветки

Золотое сечение, или идеальное соотношение частей и целого, было описано еще в древности как явление, широко встречающееся в природе. Многие растения и животные, сами того не зная, следуют золотому сечению. Один из наиболее ярких примеров в растительном мире — представители семейства Астровые, или Сложноцветные. Издалека их соцветия кажутся цельными крупными цветками, но если присмотреться, можно увидеть множество мелких цветочков, закрученных в спирали.

Ученые давно заметили, что количество таких спиралей, закрученных по часовой и против часовой стрелки, равно двум соседним числам последовательности Фибоначчи (эта последовательность является чем-то вроде математического выражения золотого сечения). Например, соцветия подсолнуха могут иметь 89 спиралей по часовой стрелке и 144 спиралей против часовой. А у герберы, другого хорошо изученного растения из того же семейства, спиралей меньше (34 и 55), но их число все равно соответствует числам Фибоначчи.

Исследователи из Хельсинского университета выяснили, как цветки на стадии формирования образуют спирали в образовательной ткани гербер.

С помощью рентгеновской томографии ученым удалось получить трехмерные изображения различных стадий развития меристемы — образовательной ткани. Используя передовую технологию конфокальной микроскопии, они исследовали меристемы размером менее одного миллиметра, чтобы определить, где находится растительный гормон ауксин, определяющий положение цветочный зачатков.

В результате исследователи получили трехмерную компьютерную модель, имитирующую настоящее соцветие. Эта модель позволила более подробно рассмотреть процессы, происходящие во время формирования отдельных цветков.

При ближайшем рассмотрении выяснилось, что формированию геометрически идеального цветка обусловлено действием ауксина — гормона роста. Когда отдельные цветки начинают расти, одновременно в нескольких местах меристемы уровни ауксина повышаются до максимального уровня. В точках, где происходили такие «вспышки» ауксина, наблюдались характерные пятна, заметные при микроскопическом исследовании. Количество этих пятен, названных максимумами ауксина, быстро увеличивается по мере увеличения диаметра соцветия в соответствии с числами Фибоначчи. Каждое новое такое пятно, означающее рост нового цветка, смещается на определенное расстояние, встраиваясь в ряд ровных спиралей.

Вероятно, такой способ размещения цветков наиболее эффективен для привлечения опылителей и размножения, так как не оставляет пустот между цветками.