Учёные давно заметили, что растения зацветают в определённые периоды года, однако только недавно удалось подробно раскрыть механизм этого явления. Исследования показали, что растения обладают внутренними биологическими часами и способны буквально «считать дни», определяя продолжительность светового периода.
Способность реагировать на длину дня и ночи называется Фотопериодизм. Ещё в начале XX века учёные Уильям Гарнер и Генри Аллард заметили, что одни растения начинают цвести только при коротком световом дне, а другие — при длинном. Однако молекулярный механизм этого процесса долгое время оставался неизвестным.
Современные исследования показали, что ключевую роль играет ген CONSTANS. Его активность подчиняется циркадным ритмам — внутренним биологическим часам растения. Уровень экспрессии этого гена начинает расти примерно через 10–12 часов после рассвета. Если световой день короткий, это происходит уже в темноте, а при длинном дне — ещё при наличии света.
При этом белок, который образуется благодаря гену CONSTANS, нестабилен в темноте и быстро разрушается. Поэтому если активация происходит ночью, сигнал к цветению не формируется. Когда же экспрессия гена совпадает со светлым временем суток, белок сохраняется и запускает синтез другого важного белка — FLOWERING LOCUS T, который фактически и подаёт растению сигнал к началу цветения.
Учёные подтвердили этот механизм в экспериментах с растением Arabidopsis thaliana. У мутантных экземпляров, у которых был нарушен ген CONSTANS, исчезала способность различать длину дня, и они начинали цвести в одно и то же время независимо от сезона.
Дополнительные исследования показали, что подобная система существует у многих видов растений. Гены, похожие на CONSTANS, обнаружены не только у цветковых растений, но даже у одноклеточных водорослей. Это говорит о том, что механизм отслеживания светового дня появился очень давно в процессе эволюции.
Таким образом, растения действительно могут «считать дни»: их клетки фиксируют продолжительность светового периода и на основе этой информации принимают решения о цветении, накоплении питательных веществ или подготовке к зиме.
