Секретная жизнь растений

Учёные утверждают, что растения способны чувствовать, понимать и даже «видеть» и «обонять»

Представьте себя на миг на месте растения и подумайте, каково это – быть всегда на одном месте, без возможности укрыться от непогоды или избегнуть встречи с насекомыми-вредителями.
Преуспеть в таких обстоятельствах возможно только, если умеешь отслеживать происходящие в окружающей среде изменения (освещенность, смена сезонов и т.д.) и своевременно на них реагируешь. Проблема в том, что, в отличие от животных, у растений нет для этого органов чувств и нервной системы.
Тем не менее, утверждают ученые, все представители растительного царства способны, в некотором роде, видеть, общаться друг с другом и даже запоминать те или иные события. Полученную таким образом информацию растения используют, чтобы приспосабливаться к постоянно меняющимся внешним условиям и, в конечном итоге, чтобы выжить и оставить потомство.
О том, как «видят», что чувствуют растения и действительно ли они лучше растут под звуки классической музыки, читайте далее в «Открытой».

Видеть свет
Автор теории эволюции, знаменитый английский натуралист Чарльз Дарвин (1809 -1882) последние 20 лет своей жизни активно интересовался биологией растений, опубликовав свои наблюдения в ряде работ.
Так, например, он пытался выяснить, каким образом насекомоядная венерина мухоловка способна молниеносно схлопывать листья-ловушки и как при полном отсутствии органов зрения ростки большинства видов растений безошибочно определяют местоположение источника света.
Изучая это явление, получившее название «фототропизм», Дарвин обнаружил, что «глаза» у растений находятся на самом кончике побега, закрыв который светонепроницаемым колпачком, возможно лишить его способности расти по направлению к свету.
Как выяснили ученые позже, фототропизм есть следствие воздействия синего (длина волны – 400-500 нм) света на определенный вид фоторецепторов (светочувствительных белков), расположенных как раз в верхней части стебля.
Их фотоактивация запускает каскад реакций, благодаря которым клетки на затененной стороне побега растут быстрее своих освещенных «собратьев», что в конечном итоге и приводит к изгибанию верхушки растения.
Последние, таким образом, ведут себя подобно слабовидящему человеку, который ищет выход из комнаты, ориентируясь на световое пятно дверного проема.
Помимо свойства растений различать синий свет, ученые обнаружили у них способность воспринимать ультрафиолетовый, зеленый, красный и инфракрасный света.
Стоит напомнить, что люди могут наслаждаться всеми красками мира благодаря присутствию на сетчатке глаза всего четырех типов фоторецепторов – так называемых палочек (черно-белое зрение) и колбочек, реагирующих на красный, зеленый и синий цвета.
Получаемая информация передается в мозг, который «складывает» из поступающих электрических импульсов цельное изображение. Растения, очевидно, не могут воспользоваться подобным механизмом, а потому не способны видеть мир в «картинках».
Вместе с тем, завися целиком от солнечного излучения, в ходе эволюции они «изобрели» ряд эффективных способов непрерывно мониторить состояние световой среды (освещенность, направление, интенсивность и т.п.). Так, в отличие от людей, имеющих всего четыре типа фоторецепторов, растения полагаются в среднем на 12-13 различных светочувствительных молекул.
Именно благодаря им растения могут аккуратно «проанализировать» спектральный состав падающего света и «понять», что пришло время цвести, и не заслоняет ли им что-то солнце, или какое время суток/года сейчас на дворе.

«Нюхачи» на грядке
Воспринимая как должное нашу способность ощущать различные ароматы, ученые до недавнего времени не подозревали, что и растения могут чувствовать и реагировать на определенные легколетучие химические соединения, коими и являются запахи.
Так, в 1930-х исследователи из Корнельского университета (США) предположили, что газ этилен является универсальным растительным гормоном, регулирующим, в числе прочего, процесс созревания плодов.
Последующие исследования подтвердили, что присутствие в воздухе минимальных количеств этилена, выделяемого созревшим плодом (неважно, на ветке ли он или уже в коробке), заставляет остальные неспелые овощи и фрукты ускоренно созревать.
Другими словами, подобно людям (хотя и с некоторыми оговорками), растения способны «унюхать» в воздухе тот или иной аромат и отреагировать на него соответствующим образом.
Так, например, распространенная по всей Северной Америке паразитическая лиана Cuscuta pentagona (повилика) не может существовать самостоятельно по причине отсутствия у нее хлорофилла и, как следствие, неспособности к фотосинтезу.
Жизнь молодых вьюнков целиком зависит от того, насколько быстро они смогут найти питание – растение, вокруг которого можно обвиться и, запустив в него «присоски», приступить к высасыванию соков.
Однако, как показали недавние исследования, эти сорняки в своем поиске полагаются вовсе не на случай, а на запах «жертвы», целенаправленно вытягиваясь в сторону соседа. Более того, данные вьюнки умеют различать аромат своих потенциальных «кормильцев», если есть выбор, отдают предпочтение одним видам растений перед другими.
Еще один пример «обонятельных» способностей растений обнаружили в 1983 году ученые Университета Вашингтон (США). Тогда они первыми высказали предположение, что поврежденные гусеницами деревья ивы белой (Salix alba) производят некие легколетучие феромоны (сигнальные вещества).
Улавливая последние в воздухе и «понимая», что произошла атака, соседние, еще не зараженные деревья начинают вырабатывать определенные химические вещества, делающие их листья невкусными для гусениц.
Позже примеры подобного общения на языке запахов (легколетучих соединений) были найдены и среди множества других видов растений.

Зелёные недотроги
В то время как некоторые растения, например мимоза стыдливая (Mimosa pudica), сворачивают и опускают листья при малейшем прикосновении, другие представители растительного мира, казалось бы, явным образом никак не реагируют на прямой физический контакт, будь то севшее на лист насекомое или задетая животным ветка.
Меж тем все растения способны ощущать физическое воздействие и высказывать обратную связь. Так, большинство лиан, придя в контакт с твердой поверхностью возможной опоры, начинают ускоренно расти, в то время как многие растения останавливают или замедляют развитие, подвергаясь регулярному касанию листьев или ветвей, например, со стороны животных.
Однобокое, вытянутое по ветру дерево, растущее на постоянно продуваемом холме, также является примером того, что растения ощущают механическое воздействие и реагируют на него, в данном случае формируя толстые короткие ветки с наветренной стороны.
В отсутствие нервной системы, растения не «чувствуют» боли, хотя, без сомнения, «ощущают» применяемое к ним то или иное физическое воздействие. Механизм этого до определенной степени схож с тем, что происходит внутри нас.
Физический контакт приводит к возникновению разницы потенциалов внутри и снаружи клеток, в результате чего возникают электрические сигналы, которые, путешествуя далее по растению, запускают определенные механизмы (прекратить/возобновить рост клеток, стимулировать производство защитных соединений и т.д.).
Другими словами, в ответ на механическое воздействие растение, с одной стороны, информирует о происходящем остальные свои части, а с другой – предпринимает все возможные меры, дабы адаптироваться как можно лучше к возникшей ситуации.

Александр ЛЕОНТЬЕВ