Растительные клетки имеют дело с изменяющимся, иногда вредным светом, поэтому им приходится балансировать между захватом энергии и защитой от чрезмерного излучения. Хотя листья могут переворачиваться в течение нескольких минут или часов, хлоропласты внутри каждой клетки движутся гораздо быстрее, приспосабливаясь к изменениям освещения.
Ученые изучаютЭлодея плотнаяобнаружили, что хлоропласты движутся не беспорядочно. Вместо этого они следуют определенным физическим правилам, подобно тому, как объекты совмещаются в математических задачах. При слабом освещении хлоропласты расширяются, поглощая больше света. Когда свет становится ярче, они собираются в затененных местах, чтобы избежать чрезмерного воздействия во время работы. Это показывает, что система настроена как на захват, так и на предотвращение света.
Исследование биофизиков Мази Джалаала и Нико Шраммы, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences в 2025 году, показало, что хлоропласты организуются наиболее эффективным образом. Они собираются достаточно тесно, чтобы хорошо собирать свет, но при необходимости могут быстро передвигаться. Исследователи сравнили это с системами в физике, где простые действия приводят к сложным закономерностям.
Эти результаты подтверждают идею о том, что растительные клетки действуют скорее как изменяющиеся физические системы, чем как фиксированные структуры. Более ранняя работа той же группы предположила, что движение хлоропластов зависит от изменений,-подобных стеклу. Когда свет яркий, внутренняя часть клетки становится более жидкой, позволяя хлоропластам двигаться. В устойчивых условиях он становится более твердым, удерживая их на месте.
Это исследование связывает биологию растений с более широкими вопросами физики, такими как то, как вещи организуются и эффективно соединяются друг с другом. Та же самая математика объясняет, как сферы располагаются в пространстве или как животные движутся группами. Здесь эволюция, похоже, создала клеточную систему, которая постоянно корректирует свою структуру по мере изменения окружающей среды.
Исследователи отмечают, что хотя эти закономерности выглядят так, как будто они тщательно спланированы, на самом деле они происходят из естественных биологических процессов, а не замысла. Тем не менее, видя те же результаты вЭлодея плотнаяпредполагает, что основные физические ограничения важны для того, как растительные клетки обрабатывают свет в крошечных масштабах.
