תנועת צמחים מרתקת זה מכבר חוקרים רבים. קטניות הן קבוצת צמחים המפורסמת בהפגנת תנועות עלים שונות, כולל "תנועה ניקטינסטית", שבה העלים נפתחים ביום ונסגרים בלילה. תנועות צמחים דומות כוללות תנועות הנגרמות על ידי אור כחול ורגישות למגע, כמו בצמחים רגישים כמו Mimosa pudica.
תנועה במבני עלים נגרמת על ידי חזרות והפיכות הארכה והתכווצות של מָנוֹעַ תאים, שהם התאים במבנה הנקרא pulvinus בבסיס העלונים והפטוטרות. הארכה והתכווצות תאים חוזרים והפיכים כאלה נדירים מאוד בתאי צמחים, המוקפים בגוף נוקשה. דופן תא. יתר על כן, לא מובן היטב כיצד תאים מוטוריים מסוגלים להאריך ולהתכווץ חוזרים והפיכים.
דפנות תאי הצמח מורכבות ממספר מיקרו-סיבי תאית שמתכווצים או מתרחבים בתגובה להפרשי ריכוזים אוסמוטיים בין פנים התא ומחוצה לו. עם זאת, כמות השינוי שיכולה להיגרם על ידי אניזוטרופיה בסידור המיקרו-סיבי תאית לא יכולה להסביר את כל הטווח של תנועה של הפולווינוס.
צוות מחקר בראשות Miyuki Nakata ו-Taku Demura במכון נארה למדע וטכנולוגיה (NAIST) בחן את החתכים של תאים מוטוריים pulvinar מ-Desmodium paniculatum באמצעות מיקרוסקופיה לייזר קונפוקלית כדי לחקור את המנגנון של הארכת תאים חוזרים והפיכים. הם זיהו "חריצים" היקפיים ייחודיים בדופן התא של התאים המוטוריים שהכילו פחות תאית. המבנים השתמרו על פני שתי תת-משפחות של קטניות, כולל פולי סויה, קודזו וצמחים רגישים.
עם העברת פרוסות רקמה מתאי קליפת המוח של קטניות לתמיסות בעלות אוסמולריות שונה, החריצים הפולווינריים גדלו ברוחב, מה שמצביע על מנגנון שבו קירות תאי צמח יכול להתגמש בתגובה לפתרונות בעלי אוסמולריות שונה.
באמצעות שילוב של ניתוח דופן תאים מפורט, הדמיות מחשב, ותצפיות על חריצים פולווינריים בתאים שעוברים הארכה והתכווצות, חריצים פולווינריים נקבעו כמבנים גמישים מכנית הנפתחים ונסגרים במהלך הארכת התא וכיווץ.
"מודלים ממוחשבים העלו כי חריצים פולווינריים מקלים על הרחבה אנזוטרופית בכיוון הניצב לחרכיים בנוכחות לחץ טורגור", אומר Miyuki Nakata. החוקרים השוו את הפעולה לחיתוכים או החריצים הישרים המשמשים בקיריגמי, כלי נייר יפני, כדי לשפר את יכולת ההרחבה של גיליון הנייר.
לפיכך, צוות המחקר הציע שהחריצים הפולווינריים הייחודיים הללו הם מבנים הפועלים כדי לאפשר תנועה רבה יותר של התאים המוטוריים בקליפת המוח מאשר אחרת הייתה מתאפשרת על ידי המיקרו-סיבי התאית האופייניים בדופן התא.
"אנו מספקים השערה שלחרכים פולינריים יש תפקיד בתנועת עלים דינמית באמצעות דפורמציה חוזרת והפיכה של תאים מוטוריים בקליפת המוח בשילוב עם גורמים אחרים כולל כיוון תאית, הרכב עשיר בפקטין של דופן התא, הגיאומטריה של תאים מוטוריים בקליפת המוח, ו ה ציטושלד אקטין", אומר מיוקי נאקאטה.
המחקר מתפרסם בכתב העת פיזיולוגיית הצמח.