Проприоцепция представляет собой способность живых существ ощущать положение своих частей тела относительно окружающего пространства. Ранее считалось, что этот навык свойственен исключительно животным. В 2012 году ученые из Национального института агрономических исследований Франции продемонстрироваласообщили об обнаружении проприоцепции и у растений. Эта способность позволяет им регулировать свою форму и поддерживать максимально вертикальное положение. Однако биологический механизм, обеспечивающий эту функцию, долгое время оставался неясным.

Растения корректируют направление своего роста в зависимости от воспринимаемых факторов, включая гравитацию, освещение и собственную структуру – то есть проприоцепцию. Для изучения самой проприоцепции потребовалось исключить все другие сенсорные сигналы. Чтобы минимизировать влияние силы тяжести и света на растения, исследователи поместили образцы в специальную экспериментальную установку: горизонтальную платформу, вращающуюся внутри сферы с равномерным освещением.

На начальном этапе исследования молодые деревья тополя были расположены горизонтально. Со временем они начали изгибаться вверх, стремясь вернуть свои верхушки в вертикальное положение. Это движение обусловлено наличием специфического типа древесины – древесины растяжения, которая действует подобно мышце, создавая тянущую силу на верхнюю часть ствола и вызывая его изгиб. Примерно через десять дней, когда деревья достигли достаточной степени изгиба, их переместили в экспериментальную установку, где стволы постепенно начали выпрямляться.

Исследователи изучили Изучение анатомии древесины, формирующейся в процессе выпрямления, выявило интересные особенности. Образование древесины растяжения на верхней стороне ствола, приводящее к его изгибу вверх, прекращалось при активации устройства, в то время как на противоположной стороне формировалась аналогичная по всем параметрам древесина. По всей видимости, эта последняя выполняет функцию мышцы-антагониста, создавая тянущую силу в противоположном направлении и постепенно возвращая стволу его первоначальную прямую форму. Формирование древесины под напряжением представляет собой сложный биологический процесс, контролируемый на клеточном уровне и включающий несколько последовательных стадий. Этот механизм также подвержен влиянию проприоцепции растения.

Ранее считалось, что формирование древесины растяжения происходит исключительно на верхней стороне ствола, вызывая его изгиб вверх. Данное явление можно наблюдать, например, у деревьев, произрастающих в основании горных склонов. Проведенное исследование демонстрирует, что древесина растяжения способна выполнять противоположные функции, подобно мышцам животных, обеспечивающим поддержание осанки и подвижность.

Полученные данные свидетельствуют о том, что растения способны сочетать тонкое восприятие окружающей среды (например, света и гравитации) с собственной структурой. Они интегрируют и обрабатывают полученную информацию для стимуляции роста древесины в различных направлениях, тем самым достигая или сохраняя наиболее оптимальную форму. Это способствует повышению устойчивости деревьев к экстремальным воздействиям, таким как штормы или оползни, которые могут изменить их положение.

Полученные данные, опубликованные в журнале New Phytologist, также предоставляют возможности для селекционного отбора культурных растений с учетом их проприоцептивных свойств, что может способствовать выращиванию прямостоячих растений и, например, снижать риск полегания зерновых культур.