任何一个跨越多个时区、经历过时差的人都会明白，我们的生物钟有多么强大。事实上，人体的每一个细胞都有自己的分子时钟，它能够在24小时的周期内产生人体每天产生的蛋白质数量的涨落。大脑包含一个主时钟，利用眼睛发出的光信号与环境保持同步，使身体的其他部分保持同步。
植物也有类似的昼夜节律，帮助它们知道一天的时间，在黎明前为光合作用做准备，在一天最热的时候打开热保护机制，在授粉者最有可能造访的时候生产花蜜。就像人类一样，植物中的每个细胞似乎都有自己的生物钟。
但与人类不同的是，植物没有大脑来保持它们的时钟同步。那么植物是如何协调它们的细胞节律的呢?我们的新研究表明，植物中的所有细胞都是通过局部自组织来协调的。这是一种有效的植物细胞与邻近的细胞交流它们的时间，就像鱼群和鸟群通过与它们的邻居互动来协调它们的运动一样。
以前的研究发现，时钟的时间在植物的不同部位是不同的。这些差异可以通过测量不同器官时钟蛋白产生的每日峰值的时间来检测。这些时钟蛋白在生物过程中产生24小时的振荡。
例如，时钟蛋白激活了其他蛋白质的产生，这些蛋白质负责黎明前树叶的光合作用。我们决定检查植物所有主要器官的时钟，以帮助我们了解植物如何协调它们的时间，以保持整个植物的和谐运行。
植物生长的动力
我们发现，在拟南芥幼苗中，每个器官中时钟蛋白的数量在不同的时间达到峰值。器官，如叶子、根和茎，从它们的局部微环境(如光和温度)接收不同的信号，并利用这些信息独立地设定它们自己的节奏。
如果不同器官的节奏不同步，植物会不会有一种内在的时差反应?虽然不同器官的生物钟在不同的时间达到峰值，但这并没有导致完全的混乱。令人惊讶的是，细胞开始形成空间波模式，相邻细胞在时间上稍微落后于彼此。这有点像体育场或体育爱好者站在他们旁边的人后面，在人群中创造一个波浪状的运动。
我们的工作表明，当细胞开始交流时，这些波来自器官之间的差异。当一个细胞中时钟蛋白的数量达到峰值时，细胞就会将这个信号传递给它的慢速邻居，后者也会跟随第一个细胞的引导，产生更多的时钟蛋白。然后这些细胞对它们的邻居也做同样的事情，以此类推。这种模式可以在自然界的其他地方观察到。有些萤火虫在与邻居同步闪光时形成空间波模式。
细胞的局部决策，以及细胞之间的信号传导，可能就是植物在没有大脑的情况下做出决策的方式。它允许植物不同部位的细胞对如何生长做出不同的决定。茎和根的细胞可以根据各自的生长条件分别优化生长。芽可以弯向光线不受阻碍的地方，根可以向水或更富营养的土壤生长。它还能让植物在器官受损或被食草动物吃掉的情况下存活下来。
这也许可以解释为什么植物能够不断地适应它们的生长和发育，以适应环境的变化，科学家们称之为“可塑性”。了解植物如何决策不仅有趣，还有助于科学家培育新的植物品种，以应对日益变化的环境和气候变化。
