Khoa học tự nhiên

Ứng suất cơ học làm thay đổi hình dạng thực vật (17/01/2019)

Các nhà khoa học từ trường Đại học Công nghệ Nanyang, Singapo (NTU Singapo) và Đại học Carnegie Mellon, Hoa Kỳ đã phát hiện ra cơ chế các lực cơ học làm ảnh hưởng đến hình dạng của lá cây và cánh hoa.

Trong khi cơ chế di truyền và phân tử sinh học làm phát sinh các hình dạng 3D phức tạp trong các cơ quan thực vật đã được nghiên cứu rộng rãi, vai trò của các yếu tố sinh học vẫn chưa được phân tích rõ ràng.

Trong bài báo cáo mới nhất được công bố trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia (PNAS), các nhà nghiên cứu đã kết hợp sử dụng các phép đo định lượng từ cây sống với mô phỏng máy tính nhằm chứng minh ảnh hưởng của ứng suất cơ học và biến dạng cơ học đến hình dạng của lá cây.

Sự phát triển của lá cây được điều chế bởi yếu tố tăng trưởng của nó, một chất tự nhiên có khả năng kích thích sự tăng trưởng, tăng sinh và phân hoá trong tế bào sống. Ở những vị trí lá có nồng độ chất tăng trưởng cao hơn (thường ở phần gần mép lá) sẽ phát triển nhanh hơn, dẫn đến các ứng suất bổ sung làm uốn cong hoặc biến dạng lá thành các hình dạng 3D khác nhau.

Nhóm tác giả đã xây dựng một sơ đồ pha mô tả cách thức biến dạng của bốn dạng lá phổ biến: uốn, xoắn ốc, gập cong và viền lượn sóng với các tổ hợp tham số cụ thể.

Bằng cách điều chỉnh các thông số quan trọng, là giá trị của số mũ theo định luật dạng luỹ thừa quyết định cấu trúc biến dạng và giá trị biến dạng tối đa, nhóm nghiên cứu đã tái tạo hình học trong hydrogel sự hình thành mô phỏng cách tăng trưởng ở thực vật.

Phát hiện này giúp giải thích và cung cấp thông tin chi tiết về cách thức định hình cơ quan thực vật, cung cấp sự hiểu biết khoa học cần thiết để tạo ra cấu trúc 3D sinh học trong các vật liệu mềm như hydrogel.

Nguồn: P.K.L (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 26/12/2018