Шепот листьев
Они прочно укоренились, но они могут делать гораздо больше, чем просто расти и процветать: растения живут в мире, который более захватывающий и полный приключений, чем думают люди.
Животные в опасности вытягивают когти, прячутся или убегают - растения, казалось бы, ничего этого не умеют. Но не тут-то было: они дают отпор и предупреждают себя, а когда застревают, зовут на помощь. Если бы растения могли говорить, это было бы громко на лугах и в лесах. Год за годом ученые открывают новые приемы и хитроумные стратегии в мире растений.
Растения говорят химически
Жуки, кузнечики и гусеницы любят листья лимской фасоли (Phaseolus lunatus) - если бы они могли делать то, что хотят, они бы продолжали вонзать свои челюсти в пышную зелень растения. Но она умеет защищаться и привлекает нектаром наземные войска: муравьи врываются и сбрасывают с листьев надоедливых нападающих. Только против гусениц совок (Noctuidae) помощники могут что-то сделать. В этом случае лимская фасоль производит совсем другую артиллерию - и опирается на поддержку с воздуха: она усиливает выработку ароматов в растительных клетках и выпускает целый букет запахов. Они являются приманкой-сигналом для ос-паразитов, которые откладывают яйца в гусеницы, из которых позже вылупляются личинки и поедают тело гусеницы изнутри.
На запах бобов реагируют не только союзники фауны, но и соседние растения. Они воспринимают призыв о помощи как предупреждение и активируют метаболические пути для защиты. Но зачем растениям предупреждать своих конкурирующих соседей, с которыми им приходится делиться питательными веществами и солнечным светом? «Вполне вероятно, что эти запахи действуют как гормоны для других частей того же растения», - объясняет Мартин Хейл из кампуса Синвестав в Гуанахуато в Мексике.«Поскольку пути внутри растения длинные и медленные, одоранты достигают листьев на других ветвях намного быстрее, чем любой внутренний сигнал». А другие растения, по словам исследователя, просто слушаются.
Как и лимская фасоль, дикий табак (Nicotiana attenuata), капуста (Brassica oleracea), акация (Acacia collinsii) и кукуруза (Zea mays) разделяют одинаковое отношение. Но их язык по своей природе химический: растения используют запахи для общения со своими соседями и животными-союзниками. Они используют химические вещества не только для внутреннего общения, но и для общения с окружающей средой.
Больше, чем просто хороший нос
Растения также способны распознавать конкурентов и даже больше: они могут отличать их от своих собратьев. Кресс-салат (Arabidopsis thaliana) использует секрет корня, чтобы узнать, кто принадлежит к семейству, а кто нет. Если сосед не родственник, усиленный рост корней отнимает у него как можно больше воды и питательных веществ. Если, с другой стороны, вторичное растение проросло из семени своей матери, кресс-салат распускает свои корни только настолько далеко, что следующему также достаточно места. «Не только животные, но и растения предпочитают своих родственников. Поскольку у них есть некоторые общие гены, такое поведение способствует генетическому успеху», - объясняет Сьюзен Дадли из Университета Макмастера в Гамильтоне в Канаде.
Восприятие запахов и их выделение, вероятно, является наиболее важной формой общения у растений. Хотя, в отличие от животных, у них нет централизованных органов чувств, они могут воспринимать и реагировать на самые разнообразные раздражители из окружающей среды. Например, к свету: растения могут не только распознавать направление и интенсивность света, но и его качество, т.е. измерять спектральные цвета и таким образом узнавать о положении своих соседей. Потому что они поглощают как красный, так и синий свет. Поэтому отраженный от них свет отличается от прямого солнечного света. А светорецепторы растений распознают разницу, позволяя растению избегать своего соседа до того, как тот затмит его.
Плотоядные растения и мимозы являются яркими примерами другого чувства растений: они реагируют на прикосновение. Прошло десять лет с тех пор, как исследователи под руководством Джанет Браам из Университета Райса в Хьюстоне обнаружили «гены осязания». Если эти гены активированы, растение меняет направление своего роста. Подростковые растения, которые получают регулярные ласки, вырастают маленькими и кустистыми, а заброшенные вырастают вверх. Эта реакция иногда может быть очень полезной: «Если растение растет в ветреном месте, его шансы на выживание выше, если оно адаптирует свою форму к этой среде», - говорит Браам.
Утонченный корень
Чувствительный зеленый может не только чувствовать запах, вкус, видеть, чувствовать и ориентироваться, но и слышать. У растений может не быть ни глаз, ни ушей, но мембраны каждой из их клеток однозначно более чувствительны, чем человеческий слух. Биолог Стефано Манкузо из Università degli Studi di Firenze хочет показать на тосканском винограднике, что лозы, на которых регулярно играет классическая музыка, не только реже посещаются вредными насекомыми, но и приносят более крупные и сладкие плоды, чем вино, не обработанное ультразвуком.. А в лаборатории Манкузо доказал, что корни растут в направлении источника звука - почему, пока не совсем понятно. Тем не менее, растения, вероятно, никогда не смогут насладиться симфонией Бетховена, потому что у них нет важнейшего органа сознательного восприятия: мозга. Или?
У растений нет ни нейронов, ни синапсов - это точно. Тем не менее, есть группа ученых, которые не уклоняются от сравнения сенсорных характеристик растений и животных. «Мы не утверждаем, что у растений есть что-то вроде нервов или мозга», - говорит Дитер Фолькманн, почетный ученый Боннского университета. «Но должно быть что-то вроде децентрализованной, интегрирующей системы, которая знает, что происходит на заводе». А Фолькман и его коллеги подозревают, что эта система находится в подземной части растений, в их корнях - идея, о которой Чарльз Дарвин думал уже 125 лет назад.
По словам Фолькмана, общение растений под землей еще более красочно, чем в надземной части. В корневой области есть участки, специально оборудованные для поглощения раздражителей окружающей среды. И он не единственный, кто так считает: пять лет назад Манкузо и Франтишек Балуска из Боннского университета основали Общество нейробиологии растений. Они регулярно встречаются на симпозиумах с более чем 120 коллегами из Европы, Азии и Америки, чтобы обменяться результатами своих текущих исследований.
Исследователи, которые любят экспериментировать, обнаружили, что специализированные клетки на кончике корня работают так же, как нервы, и что связь между растительными клетками происходит почти так же, как между нервными клетками - через синапсоподобные структуры. Тот факт, что помимо хорошо изученных фитогормонов в растениях существуют потенциалы действия, в настоящее время не оспаривается специалистами. Однако до сих пор было проведено мало исследований того, для чего они используются. Фолькманн предполагает, что, подобно животным организмам, они передают сообщения от клетки к клетке.
Главное, чтобы история была хорошая
«Нейробиологи растений не являются серьезными учеными. Все это эзотерично и вредно для биологии растений», - говорит Дэвид Робинсон из Гейдельбергского университета. Критики среди биологов растений говорят, что между животным и растительным царствами определенно есть сходство на молекулярном уровне: есть, например, признаки того, что растительные вещества действуют как нейротрансмиттеры. Сигналы также отправляются и принимаются на большие расстояния в обоих мирах. Ее возражение состоит в том, что то, что происходит в нервах и в синапсах, не следует слишком небрежно смешивать с физиологией растений.
Нейробиологи растений не являются серьезными учеными
(Дэвид Робинсон) «Термин «нейробиология растений» - это скорее метафора, а метафоры могут быть очень полезными, поскольку они открывают новые подходы», - защищается Фолькманн, видя, что он сталкивается с догматическим научным сообществом. «Не нужно быть столь точным в терминах и экспериментах. Главное, чтобы история была хорошей», - иронично отвечает Герхард Тиль из Технического университета Дармштадта.«Я убежден, что скоро в растениях можно будет найти «совесть», или «наслаждение музыкой», или даже болезни Крейтцфельдта-Якоба». А Робинсон идет еще дальше: «Честно говоря, я уже не могу больше терпеть эту чушь».
В конце концов, Фолькманн утверждал 20 лет назад, что растения могут говорить, обонять и чувствовать. В то время он подвергался насмешкам и критике со стороны коллег. Однако многие из его более ранних предположений теперь подтверждены экспериментально. Энтони Тревавас из Эдинбургского университета доходит до того, что приписывает растениям интеллект с точки зрения способности решать проблемы. В любом случае, результаты исследований последних нескольких лет показывают, что возможности табака, лимской фасоли и других, возможно, слишком долго недооценивались. Растения - не пассивные ростовые роботы, а коммуникабельные и весьма чувствительные.