Листя «кричать», квіти «чують», а дерева в лісі спілкуються через власний «інтернет» - треба тільки знати, як заглянути в їх таємне життя.
Всі ми дуже шовіністи. Вважаючи себе вершиною еволюції, ми розподіляємо все живе в ієрархію за ступенем близькості до себе. Рослини так на нас не схожі, що здаються істотами ніби не зовсім живими. Біблійного Ноя не видавався ніяких інструкцій щодо їх порятунку на борту ковчега. Сучасні вегани не вважають негожим позбавляти їх життя, а борці з експлуатацією тварин не цікавляться «правами рослин». Справді, у них немає нервової системи, очей і вух, вони не можуть вдарити або втекти. Все це робить рослини іншими, - але ніяк не неповноцінними. Вони не ведуть пасивне існування «овоча», але відчувають навколишній світ і реагують на те, що відбувається навколо. Говорячи словами професора Джека Шульца, «рослини - це просто дуже повільні тварини».
вони чують
«Таємне життя рослин» стала надбанням громадськості багато в чому завдяки книзі Пітера Томпкинса, що вийшла на початку 1970-х, на піку популярності руху «Нью-Ейдж». На жаль, вона виявилася не вільна від безлічі характерних для того часу помилок і породила безліч міфів, найвідомішим з яких стала «любов» рослин до класичної музики і презирство до сучасної. «Гарбузи, змушені слухати рок, відхилялися від динаміків і навіть намагалися видертися по слизькій скляній стіні камери», - описував Томпкинс експерименти, поставлені Дороті Реталлак.
Треба сказати, що місіс Реталлак була вченої, а співачкою (меццо-сопрано). Її досліди, відтворені ботаніками-професіоналами, не показали ніякої особливої реакції рослин на музику будь-яких стилів. Але це ще не означає, що вони нічого не чують зовсім. Експерименти раз по раз демонструють, що рослини можуть сприймати акустичні хвилі і реагувати на них - наприклад, коріння молодої кукурудзи ростуть в напрямку джерела коливань частотою 200-300 Гц (приблизно від соль малої октави до ре першої). Чому, поки невідомо.
Взагалі, важко сказати, навіщо рослинам потрібен «слух», хоча в багатьох випадках здатність реагувати на звуки може бути дуже корисною. Хейді Аппель і Рекс Кокрофт показали, що резуховидки Таля прекрасно «чує» вібрації, які створює тля, яка пожирає її листя. Цей малопримітного родич капусти легко відрізняє такі звуки від звичайних шумів на кшталт вітру, шлюбної пісні коника або вібрацій, викликаних нешкідливою мухою, яка сіла на лист.
Хелен Стейнер за підтримки Microsoft працює над художнім проектом Florence - системою для «спілкування» з кімнатними рослинами. За задумом, передавати рослині сигнали можна за допомогою світла і кольору, а відповідь дізнаватися за складом виділяються летючих речовин і за загальним станом рослини. Комп'ютерний алгоритм «переводить» ці сигнали в слова звичайної людської мови.
вони кричать
В основі цієї чутливості лежить робота механорецепторів, які виявляються в клітинах всіх частин рослин. На відміну від вух, вони не локалізовані, а розподілені по організму, як наші відчутні рецептори, - тому і зрозуміти їх роль вдалося далеко не відразу. Помітивши напад, резуховидки діяльно реагує на нього, змінюючи активність безлічі генів, готуючись до загоєнню пошкоджень і виділяючи глюкозинолати, природні інсектициди. Можливо, за характером коливань рослини навіть розрізняють комах: різні види попелиці або гусениць викликають абсолютно різний відповідь з боку генома. Інші рослини при атаці виділяють солодкий нектар, який привертає хижих комах, таких як оси - найлютіші вороги попелиць. І всі вони обов'язково попереджають сусідів: ще в 1983 році Джек Шульц і Йен Болдуін показали, що здорові листя клена реагують на присутність пошкоджених, включаючи механізми захисту. Відбуваються їх комунікації на «хімічному мовою» летючих речовин.
вони спілкуються
Ця люб'язність не обмежується родичами, і навіть віддалені види здатні «розуміти» сигнали небезпеки один одного: дати відсіч непроханим гостям легше спільно. Скажімо, експериментально показано, що у тютюну розвивається захисна реакція при пошкодженні зростаючої поруч полину. Рослини немов кричать від болю, попереджаючи сусідів, і, щоб почути цей крик, треба лише гарненько «принюхуватися». Правда, чи можна вважати це навмисною комунікацією, ще неясно. Можливо, таким способом рослина сама передає летючий сигнал від одних своїх частин іншим, а сусіди лише зчитують його хімічне «відлуння». Справжню комунікацію їм забезпечує ... «грибний інтернет».
Кореневі системи вищих рослин утворюють тісні симбіотичні асоціації з міцелію ґрунтових грибів. Вони постійно обмінюються органікою і мінеральними солями. Але потік речовин - мабуть, чи не єдиний, який рухається по цій мережі. Рослини, чия микориза ізольована від сусідів, повільніше розвиваються і гірше переносять випробування. Це дозволяє припустити, що мікориза служить і для передачі хімічних сигналів - за посередництва, а можливо, навіть і «цензурі» з боку грибних симбіонтів. Цю систему порівнюють з соціальною мережею і нерідко називають просто Wood Wide Web - «Вселесная павутина».
Швейцарський стартап Vivent пропонує любителям рослин придбати вже готовий пристрій PhytlSigns. Зчитуючи слабкі електричні сигнали зі стебла або листя, воно перетворює його в подобу музики, яка, як запевняють виробники, дозволяє оцінювати стан і навіть «настрій» рослини.
вони рухаються
Всі ці «почуття» і «комунікації» допомагають рослинам знаходити воду, поживні речовини і світло, захищатися від паразитів і травоїдних, атакувати самим. Вони дозволяють перебудовувати метаболізм, рости і переорієнтувати положення листя - рухатися. Поведінка венериної мухоловки може здатися чимось неймовірним: мало того, що ця рослина їсть тварин, воно ще й полює на них. Але комахоїдний хижачка не виняток серед іншої флори. Всього лише прискоривши відеозапис тижні з життя соняшнику, ми побачимо, як він повертається за сонцем і як «засинає» ночами, закриваючи листя і квітки. У прискореної зйомці зростаючий кінчик кореня виглядає абсолютно як черв'як або гусениця, що повзе до мети.
М'язів у рослин немає, і рух забезпечується зростанням клітин і тургорного тиском, «щільністю» їх наповнення водою. Клітини діють як складно скоординована гідравлічна система. Задовго до відеозаписів і техніки таймлапс на це звернув увагу Дарвін, який вивчив повільні, але явні реакції зростаючого корінця на навколишнє оточення. Його книга «Рух рослин» завершується знаменитим: «Навряд чи буде перебільшенням сказати, що кінчик корінця, наділений здатністю направляти руху сусідніх частин, діє подібно до мозку одного з нижчих тварин ... сприймає враження від органів почуттів і дає напрямок різних рухів».
Деякі вчені сприйняли слова Дарвіна як чергове прозріння. Біолог з Флорентійського університету Стефано Манкузо звернув увагу на особливу групу клітин на зростаючих кінчиках стебла і коренів, яка знаходиться на кордоні між діляться клітинами апікальної меристеми та продовжують зростання, але не поділ, клітинами зони розтягування. Ще в кінці 1990-х Манкузо виявив, що активність цієї «перехідної зони» направляє збільшення клітин зони розтягування, а тим самим - рух всього кореня. Відбувається це за рахунок перерозподілу ауксинов, які служать основними гормонами росту рослин.
Вони думають?
Як і в багатьох інших тканинах, в самих клітинах перехідної зони вчені зауважують вельми знайомі зміни поляризації мембрани. Заряди всередині і зовні їх коливаються, подібно потенціалом на мембранах нейронів. Зрозуміло, продуктивності справжнього мозку такій маленькій групі ніколи не досягти: у кожної перехідної зоні не більше декількох сотень клітин. Але навіть у невеликого трав'янистої рослини коренева система може включати мільйони таких, що розвиваються кінчиків. В сумі вони дають вже цілком значна кількість «нейронів». Структура цієї мислячої мережі нагадує децентралізовану, розподілену мережу інтернету, а її складність цілком порівнянна з справжнім мозком якогось ссавця.
Важко сказати, наскільки цей «мозок» здатний мислити, але ось ізраїльський ботанік Алекс Касельнік і його колеги виявили, що в багатьох випадках рослини дійсно поводяться майже як ми. Звичайний посівної горох вчені поставили в умови, при яких він міг нарощувати коріння в горщик зі стабільним вмістом поживних речовин або в сусідній, де воно постійно змінювалося. Виявилося, що якщо в першому горщику їжі достатньо, горох віддасть перевагу його, але якщо її занадто мало, то почне «ризикувати», і більше коренів виросте в другому горщику. Не всі фахівці виявилися готові прийняти думку про можливість мислення у рослин. По видимості, більше інших вона потрясла самого Стефано Манкузо: сьогодні вчений є засновником і главою унікальної «Міжнародної лабораторії нейробіології рослин» і закликає зайнятися розробкою «растітельноподобних» роботів. У цьому заклику є своя логіка. Адже якщо завданням такого робота буде не робота на космічній станції, а дослідження водного режиму або моніторинг середовища, то чи не варто орієнтуватися на рослини, які настільки чудово до цього пристосовані? А коли прийде час зайнятися тераформуванні Марса, то хто краще рослин «підкаже», як повернути життя пустелі? .. Залишилося дізнатися, що думають про освоєння космосу самі рослини.
Рослини володіють чудовою почуттям положення власного «тіла» в просторі. Покладене на бік рослина зорієнтується і продовжить зростання в новому напрямку, прекрасно розрізняючи, де верх, а де низ. Перебуваючи на обертається платформі, воно буде рости у напрямку відцентрової сили. І те й інше пов'язане з роботою статоцітов, клітин, які містять важкі сфери-статоліти, які осідають під силою тяжіння. Їхнє становище і дозволяє рослині правильно «відчувати» вертикаль.
Стаття «Таємне життя рослин» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №4, Грудень 2017 ).
Вони думають?А коли прийде час зайнятися тераформуванні Марса, то хто краще рослин «підкаже», як повернути життя пустелі?