У шестисотлітніх дерев гінкго не знайшли ознак дряхлості

Шестисотлітні дерева гінкго не сильно відрізняються від молодих, уклали дослідники, вимірявши їх фізіологічні функції та експресію генів у клітинах. Вони дещо повільніше ростуть, зате не втрачають ні у фотосинтезі, ні в плідності. Судячи з усього, секрет гінкго - в генах, які пов'язані з відповіддю на стрес і паразитів: вони продовжують працювати в 600 років так само, як в 20, що допомагає уникнути дряхлення. Дослідження опубліковано в журналі.

Більшість учених вважають старіння універсальною властивістю всіх живих організмів. І рослини тут не виняток, незважаючи на те, що, на відміну від тварин, зберігають здатність до зростання до кінця життя. Як саме їм вдається підтримувати себе в життєздатному стані сотні і тисячі років, до кінця невідомо, але важливу роль у цьому процесі відводять оновленню тканин.

За ріст дерева відповідають освітні тканини, або меристеми. Вони забезпечують верхівковий зріст (у довжину) або вставний (у товщину). Верхівці меристеми набагато більш вразливі і часто гинуть від травм або заморозків, тому в якийсь момент дерева перестають рости вгору. Зате латеральна меристема стовбура, або судинний камбій, зберігається до кінця їхнього життя, і багато хто навіть дуже старі дерева продовжують рости в товщину. Щороку камбій виробляє нові клітини проведених тканин, і за роботою його можна стежити по річних кільцях.

Лі Ван (Li Wang) разом з колегами з Пекінського університету лісового господарства описали, як старіє гінкго, відоме дерево-довгожитель, і що при цьому відбувається з його судинним камбієм. Для цього вони виміряли параметри будови стовбура у 34 дерев гінкго віком від 15 до 1353 років. Вони виявили, що товщина річних кілець з часом падає: наприклад, у 25 років вона в середньому 5,25 мм, а в 991 рік - всього 1,20 мм. Але оскільки з роками дерево стає все товщим, то загальна площа камбію у нього росте і не падає навіть до 500-го року життя.

Потім вчені відібрали дев'ять дерев для більш докладного аналізу і розділили їх на три групи: молоді дерева (близько 20 років), старі дерева (в середньому 200 років) і дуже старі дерева (в середньому 600 років). У всіх груп вони виміряли й інші фізіологічні показники. Наприклад, виявилося, що середня площа листя у них практично не відрізняється (близько 24,5 квадратних сантиметрів у всіх групах). Вчені також не знайшли відмінностей у сходженні насіння (тобто плодотворності): вона була близько 50 відсотків. Незалежно від віку, дерева продемонстрували однакові ефективність фотосинтезу і вміст хлорофілу. Таким чином, ніяких класичних ознак старіння - затримки зростання, порушення фізіологічних функцій або зниження плодовитості - у старих гінкго знайти не вдалося.

У всіх трьох груп виміряли кількість гормонів, які виробляє камбій. Виявилося, що концентрація гормонів, відповідальних за зростання (ауксинів), падає майже в чотири рази з 20 до 200 років, але не сильно змінюється до 600 років. У той же час гормонів, які гальмують зростання (абсцизова кислота) у відповідь на стрес, приблизно порівну у дерев 20 і 200 років, і стає в два рази більше до 600 років.

Вчені виміряли експресію генів в клітинах камбію і виявили, що найбільш сильні зміни (в роботі 1246 генів) відбуваються між 20 і 200 роками, а між 200 і 600 роками відмінності набагато більш слабкі (всього 209 генів). При цьому з віком не підвищується експресія генів, які у рослин пов'язують зі старінням, і не знижується експресія генів, які відповідають за аутофагію (самопереварювання та оновлення внутрішньоклітинного вмісту), реакцію на стрес і синтез протимікробних речовин.

Таким чином, дослідники виявили, що вікові зміни в організмі гінкго відбуваються нерівномірно: основна частина розвивається в перші 200 років життя, а потім фізіологія стабілізується. При цьому в клітинах камбію, які вважають відповідальними за підтримку життєздатності тканин, активно працюють механізми захисту від стресу та інфекцій. Так рослині вдається врівноважити зростання і старіння: воно гальмує процеси зростання, але й ознак дряхлості не проявляє.

Ми вже писали про те, як в Африці знайшли найвище дерево, а в Європі - найстаріше, і про те, як експеримент зі зміни одних порід дерев іншими забули і відкрили заново через сто років. А про те, що ми знаємо сьогодні про «поведінку» рослин, читайте в нашому матеріалі «Якби дерева могли говорити».