Ученые засняли на видео, как дышат растения. Мы видим это впервые в истории

17 марта

На протяжении веков биологи знали, что растения «дышат» через крошечные поры на листьях, называемые устьицами. Однако до недавнего времени этот процесс оставался скрытым от глаз наблюдателя. Ученые из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне совершили технологический прорыв, создав устройство Stomata In-Sight, которое впервые позволяет увидеть динамику открытия и закрытия растительных «ртов» в реальном времени под полным контролем параметров окружающей среды.

Как работает технология Stomata In-Sight?

Фото: Plant Physiology, Volume 199, Issue 4, December 2025, kiaf600

Это устройство — сложный гибрид передовой оптики и цифрового интеллекта. Оно объединяет в себе несколько ключевых компонентов:

Конфокальный микроскоп высокого разрешения, способный фиксировать изменения на клеточном уровне.
Система газообмена, которая в компактной камере размером с ладонь воссоздает любые условия: от изнуряющей жары и засухи до идеальной влажности и освещения.
Машинное обучение, которое анализирует видеоряд, автоматически отслеживая малейшие движения пор и рассчитывая эффективность потребления углекислого газа.

Зачем растениям нужно «дышать» так?

Фото: Unsplash

Устьица — это главные регуляторы жизни растения. Они решают сложнейшую дилемму: как впустить достаточное количество CO₂ для фотосинтеза, но при этом не потерять слишком много воды через испарение (транспирацию).

В благоприятных условиях устьица широко открыты. Но стоит наступить засухе или жаре, как поры начинают закрываться, чтобы спасти растение от высыхания.

Именно этот танец выживания удалось запечатлеть исследователям после пяти лет доработки прототипа, в котором приходилось бороться даже с микроскопическими вибрациями, искажающими картинку.

Почему это важно для будущего планеты?

Фото: Plant Physiology, Volume 199, Issue 4, December 2025, kiaf600,

Понимание того, как именно физические и химические сигналы управляют поведением устьиц, имеет колоссальное значение для селекции сельскохозяйственных культур:

Эффективность водопользования: Ученые смогут выявлять генетические признаки, позволяющие растениям расти быстрее, используя меньше воды.
Борьба с изменением климата: В условиях глобального потепления и участившихся засух сельскому хозяйству нужны культуры, способные выживать при экстремальных температурах.
Оптимизация урожая: Зная, как растение адаптируется к свету и влажности, агрономы смогут давать более точные рекомендации по поливу и уходу.

Технология уже запатентована, и хотя она пока не доступна для широкой продажи, разработчики надеются, что вскоре она станет стандартом в лабораториях по всему миру. Исследование, опубликованное в журнале Plant Physiology, открывает новую главу в ботанике, где человек больше не гадает, как чувствует себя растение, а видит каждый его «вздох».