Wetenschap - 11 december 2008

MECHANICA BEPAALT GROEIRICHTING CEL

Plantencellen groeien doorgaans maar in één richting. Maar hoe weten plantencellen nou welke richting de juiste is? Hoe spreken ze dat onderling af? Het is de spanning; cellen strekken zich dwars op de richting van de spanning die zich opbouwt tijdens de groei. Niet het gen maar de mechanica geeft de doorslag. Bijna triomfantelijk trekt de Wageningse plantencelfysicus prof. Bela Mulder die conclusie deze week in Science.

‘Triomfantelijk? Nee, zo heb ik het niet bedoeld’, zegt Mulder desgevraagd. ‘Maar het is wel zo dat een aantal belangrijke structurele processen in de plant van natuurkundige aard zijn. Natuurlijk in samenspraak met de moleculair-biologische sturing.’ In zijn beschouwing On growth and Force in Science bespiegelt Mulder op het elders in het blad gepresenteerde onderzoek van Hamant et al., over de rol van mechanica op de groei van planten. Het onderzoek toont volgens Mulder op een prachtige manier aan hoe cellen ‘mechanisch in dialoog zijn met de omgeving’.
De sterkte van plantencellen wordt grotendeels bepaald door lange draden cellulose, die worden afgezet in de celwand, legt Mulder uit. De richting van die draden bepaalt de richting waarin de cel kan groeien. Microtubuli spelen daarbij een belangrijke rol. Deze dynamische buisachtige structuren vormen in een groeiende cel een netwerk dat haaks staat op de groeirichting. De eiwitcomplexen die die cellulosedraden spinnen, gebruiken dit netwerk als een soort rails, om naar de celwand te kunnen bewegen. Twee jaar geleden is dat zichtbaar gemaakt in de plant.
Het jongste onderzoek toont overtuigend aan hoe al die groeiende cellen samen de juiste richting kiezen. Opgebouwde mechanische spanning is daarbij de sleutel. ‘Groeiende cellen zijn een soort opgeblazen ballonnen. Die zitten allemaal aan elkaar te trekken en tegen elkaar te duwen. Dat levert mechanische spanning op. Aangetoond is nu dat de cel dwars op de richting van de maximale spanning groeit.’ Die spanning kun je overigens niet meten. Maar je kunt het wel modelleren. ‘De onderzoekers hebben mechanische modellen gemaakt en uitgerekend hoe die spanning verloopt. En dat komt overeen met de geconstateerde groeirichting.’
Een mooi resultaat, vindt Mulder. Hij wijst in zijn beschouwing verder op de toenemende rol van modelvorming in de biologie. ‘Modelvorming wordt steeds meer als een integraal en essentieel onderdeel gezien in dit soort toppublicaties. In de biologie is dat nog vrij nieuw.’

Re:ageer