Биофизики из Израиля, Великобритании и Франции под руководством Ясмины Мероз из Тель-Авивского университета обнаружили, что фототропическая трансдукция в растениях следует степенному закону. Это значит, что локальное преобразование света происходят нелинейно в каждом участке побега, и суммарный вектор световых сигналов может увести растение от направления наибольшей освещенности. Авторы считают, что такое распределенное восприятие растений может давать результаты, которые выглядят как оптическая иллюзия для внутреннего восприятия. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Чтобы проверить гипотезу, ученые облучали проростки подсолнечника однолетнего (Helianthus annuus) с синим светом длиной волны 450 нм на интенсивностях от 0,7 до 7 Вт/м². Показатель степени фототропической трансдукции оказался примерно 0,3 — такое значение характеризует сжимающее преобразование, позволяющее растению реагировать на широкий диапазон интенсивностей. Затем эксперименты продолжили: проростки помещали между двумя противоположными источниками света разной мощности, и исследователи зафиксировали, что угол поворота растения зависел нелинейно от разности этих интенсивностей. Эти данные подтвердили гипотезу о том, что движение определяется локальной интеграцией сигналов в условиях распределенного восприятия.

В дальнейшем добавили третий источник света перпендикулярно плоскости двух сильных, более чем двумя источниками. При почти одинаковых интенсивностях двух сильных источников (3,86 и 3,85 Вт/м²) и слабом третьем (1,74 Вт/м²) растение поворачивалось в сторону слабого источника, нарушившего симметрию. Итог: растение не пошло к максимуму освещенности, а следовало ложному направлению, сформированному локальной нелинейной интеграцией. Авторы называют это явление оптической иллюзией на уровне внутреннего восприятия растений.

Авторы подчёркивают, что подход можно применить к другим децентрализованным биологическим системам и к инженерным задачам с распределенными датчиками, например к области мягкой робототехники. Эти результаты расширяют представления о распределенном восприятии растений и дают повод для дальнейших исследований в смежных сферах.