Ar augalai girdi, gali bendrauti?

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 16:11

Mes visi esame per daug šovinistai. Laikydami save evoliucijos viršūne, viską, kas gyva, paskirstome hierarchija pagal artumo sau laipsnį. Augalai yra tokie nepanašūs į mus, kad atrodo, kad jie yra tarsi ne visai gyvi padarai. Bibliniam Nojui nebuvo duota jokių nurodymų, kaip juos išgelbėti laive. Šiuolaikiniai veganai nemano, kad gėda atimti gyvybę, o kovotojai su gyvūnų išnaudojimu nesidomi „augalų teisėmis“. Iš tiesų jie neturi nervų sistemos, akių ar ausų, negali nei trenkti, nei pabėgti. Visa tai daro augalus kitokius, bet jokiu būdu ne prastesnius. Jie nevykdo pasyvios „daržovės“egzistavimo, bet jaučia juos supantį pasaulį ir reaguoja į tai, kas vyksta aplinkui. Profesoriaus Jacko Schultzo žodžiais tariant, „Augalai yra tik labai lėti gyvūnai“.

Jie girdi

„Slaptas augalų gyvenimas“išpopuliarėjo daugiausia dėl Peterio Tompkinso knygos, išleistos aštuntojo dešimtmečio pradžioje, tuo metu, kai buvo „New Age“judėjimo populiarumo viršūnėje. Deja, ji pasirodė nelaisva nuo daugybės tam laikui būdingų kliedesių ir sukėlė daugybę mitų, iš kurių garsiausias buvo augalų „meilė“klasikinei muzikai ir panieka šiuolaikinei muzikai. „Moliūgai, priversti klausytis roko, nukrypo nuo garsiakalbių ir net bandė lipti ant slidžios stiklinės kameros sienelės“, – Dorothy Retallack atliktus eksperimentus apibūdino Tompkinsas.

Turiu pasakyti, kad ponia Retallack buvo ne mokslininkė, o dainininkė (mecosopranas). Jos eksperimentai, kuriuos atkartojo profesionalūs botanikai, neparodė ypatingo augalo reakcijos į bet kokio stiliaus muziką. Bet tai nereiškia, kad jie nieko negirdi. Eksperimentai ne kartą įrodė, kad augalai gali suvokti ir reaguoti į akustines bangas – pavyzdžiui, jaunų kukurūzų šaknys auga 200–300 Hz dažnio virpesių šaltinio kryptimi (maždaug nuo mažos oktavos druskos iki a pe pirmiausia). Kodėl vis dar nežinoma.

Apskritai sunku pasakyti, kodėl augalams reikia „girdėti“, nors daugeliu atvejų gebėjimas reaguoti į garsus gali būti labai naudingas. Heidi Appel ir Rex Cockcroft parodė, kad Tal's rezuhovidka puikiai „girdi“lapus ryjančio amaro sukuriamus virpesius. Šis nepastebimas kopūstų giminaitis tokius garsus nesunkiai atskiria nuo įprastų garsų, tokių kaip vėjas, žiogo poravimosi giesmė ar nekenksmingos musės ant lapo sukeltos vibracijos.

Jie rėkia

Šis jautrumas pagrįstas mechanoreceptorių, kurie yra visų augalų dalių ląstelėse, darbu. Skirtingai nuo ausų, jos nėra lokalizuotos, o paskirstytos visame kūne, kaip ir mūsų lytėjimo receptoriai, todėl toli gražu ne iš karto buvo įmanoma suprasti jų vaidmenį. Pastebėjusi priepuolį, rezukhovidka aktyviai į jį reaguoja, pakeisdama daugelio genų veiklą, ruošdamasi traumų gijimui ir išskirdama gliukozinolatus, natūralius insekticidus.

Galbūt pagal vibracijų pobūdį augalai net skiria vabzdžius: skirtingų tipų amarai ar vikšrai sukelia visiškai kitokias genomo reakcijas. Kiti augalai užpuolami išskiria saldų nektarą, kuris pritraukia plėšriuosius vabzdžius, tokius kaip vapsvos, didžiausi amarų priešai. Ir visi jie tikrai įspėja kaimynus: dar 1983 metais Jackas Schultzas ir Ianas Baldwinas parodė, kad sveiki klevo lapai reaguoja į pažeistus, įskaitant gynybinius mechanizmus. Jų bendravimas vyksta lakiųjų medžiagų „chemine kalba“.

Jie bendrauja

Toks mandagumas neapsiriboja giminaičiais, net ir tolimos rūšys sugeba „suprasti“viena kitos pavojaus signalus: kartu lengviau atbaidyti įsibrovusius. Pavyzdžiui, eksperimentiškai įrodyta, kad pažeidžiant šalia augantį pelyną, tabakas sukelia apsauginę reakciją.

Augalai tarsi rėkia iš skausmo, įspėja kaimynus, o norint išgirsti šį riksmą, tereikia gerai „pauostyti“. Tačiau ar tai galima laikyti tyčiniu bendravimu, kol kas neaišku. Galbūt tokiu būdu augalas pats perduoda nepastovų signalą iš vienų savo dalių kitoms, o kaimynai tik skaito jo cheminį „aidą“. Jiems suteikiamas tikras bendravimas … "grybų internetas".

Aukštesniųjų augalų šaknų sistemos sudaro glaudžius simbiotinius ryšius su dirvožemio grybų grybiena. Jie nuolat keičiasi organinėmis medžiagomis ir mineralinėmis druskomis. Tačiau medžiagų srautas, matyt, nėra vienintelis, judantis šiuo tinklu.

Augalai, kurių mikorizė yra izoliuota nuo kaimynų, vystosi lėčiau ir blogiau toleruoja bandymus. Tai rodo, kad mikorizė taip pat pasitarnauja cheminių signalų perdavimui – tarpininkaujant ir galbūt net „cenzūrai“iš grybelinių simbiontų. Ši sistema buvo lyginama su socialiniu tinklu ir dažnai vadinama tiesiog Wood Wide Web.

Jie juda

Visi šie „jausmai“ir „bendravimas“padeda augalams rasti vandens, maisto medžiagų ir šviesos, apsiginti nuo parazitų ir žolėdžių, atakuoti save. Jie leidžia atstatyti medžiagų apykaitą, augti ir perorientuoti lapų padėtį – judėti.

Veneros muselinių spąstų elgesys gali atrodyti kaip kažkas neįtikėtino: šis augalas ne tik minta gyvūnais, bet ir juos medžioja. Tačiau vabzdžiaėdis plėšrūnas nėra išimtis tarp kitų florų. Tiesiog paspartindami savaitės saulėgrąžos gyvenimo vaizdo įrašą, pamatysime, kaip ji pasisuka sekti saulę ir kaip ji „užmiega“naktį, uždengdama lapus ir žiedus. Šaudant dideliu greičiu, augantis šaknies galiukas atrodo lygiai taip, kaip kirminas ar vikšras, ropojantis link taikinio.

Augalai neturi raumenų, o judėjimą užtikrina ląstelių augimas ir turgorinis slėgis, jų prisipildymo vandeniu „tankis“. Ląstelės veikia kaip sudėtingai koordinuota hidraulinė sistema. Dar gerokai prieš vaizdo įrašus ir „time-lapse“techniką į tai atkreipė dėmesį Darvinas, tyrinėjęs lėtas, bet akivaizdžias augančios šaknies reakcijas į aplinką.

Jo knyga „Augalų judėjimas“baigiasi garsiuoju: „Vargu ar perdėtume sakyti, kad šaknies galiukas, turintis galimybę nukreipti gretimų dalių judesius, veikia kaip vieno iš žemesnių gyvūnų smegenys.. kuri suvokia įspūdžius iš pojūčių ir suteikia kryptį įvairiems judesiams“.

Kai kurie mokslininkai Darvino žodžius laikė dar viena epifanija. Biologas iš Florencijos universiteto Stefano Mancuso atkreipė dėmesį į specialią ląstelių grupę, esančią ant augančių stiebo ir šaknų galiukų, esančių ties riba tarp besidalijančių viršūninės meristemos ir tempimo zonos ląstelių, kurios tęsiasi augti, bet ne dalytis.

Dar 10-ojo dešimtmečio pabaigoje Mancuso atrado, kad šios „pereinamosios zonos“veikla nukreipia ląstelių išsiplėtimą tempimo zonoje, taigi ir visos šaknies judėjimą. Taip nutinka dėl auksinų, kurie yra pagrindiniai augalų augimo hormonai, persiskirstymo.

Jie mano?

Kaip ir daugelyje kitų audinių, mokslininkai pastebi labai žinomus membranos poliarizacijos pokyčius pačiose pereinamosios zonos ląstelėse.

Krūviai jų viduje ir išorėje svyruoja, kaip ir neuronų membranų potencialai. Žinoma, tokia mažytė grupė niekada nepasieks tikrų smegenų veiklos: kiekvienoje pereinamojo laikotarpio zonoje yra ne daugiau kaip keli šimtai ląstelių.

Tačiau net ir mažo žolinio augalo šaknų sistemoje gali būti milijonai tokių besivystančių galiukų. Apibendrinant, jie jau duoda gana įspūdingą skaičių „neuronų“. Šio mąstymo tinklo struktūra primena decentralizuotą, paskirstytą interneto tinklą, o jo sudėtingumas yra gana panašus į tikras žinduolio smegenis.

Sunku pasakyti, kiek šios „smegenys“sugeba mąstyti, tačiau Izraelio botanikas Aleksas Kaselnikas ir jo kolegos nustatė, kad daugeliu atvejų augalai elgiasi beveik kaip mes. Mokslininkai paprastuosius sėklinius žirnius deda tokiomis sąlygomis, kad jie galėtų išauginti šaknis vazonėlyje su stabiliu maistinių medžiagų kiekiu arba gretimame, kur jis nuolat kinta.

Paaiškėjo, kad jei maisto pakanka pirmame vazonėlyje, žirniai jam labiau patiks, o jei per mažai, pradės „rizikuoti“ir antrame vazone išaugs daugiau šaknų. Ne visi specialistai buvo pasirengę priimti mintį apie galimybę mąstyti augaluose.

Matyt, labiau nei kiti ji šokiravo patį Stefano Mancuso: šiandien mokslininkas yra unikalios „Tarptautinės augalų neurobiologijos laboratorijos“įkūrėjas ir vadovas bei ragina kurti „į augalus panašius“robotus. Šis skambutis turi savo logiką.

Galų gale, jei tokio roboto užduotis yra ne dirbti kosminėje stotyje, o tirti vandens režimą ar stebėti aplinką, tai kodėl gi nesutelkus dėmesio į augalus, kurie taip nepaprastai tam prisitaikę? O kai ateis laikas pradėti teraformuoti Marsą, kas geriau nei augalai „pasakys“, kaip sugrąžinti gyvybę į dykumą?.. Belieka išsiaiškinti, ką apie kosmoso tyrinėjimus mano patys augalai.

Koordinacija

Augalai puikiai jaučia savo „kūno“padėtį erdvėje. Augalas, paguldytas ant šono, orientuosis ir toliau augs nauja kryptimi, puikiai atskirdamas kur aukštyn, kur žemyn. Būdamas besisukančioje platformoje, jis augs išcentrinės jėgos kryptimi. Abu yra susiję su statocitų, ląstelių, kuriose yra sunkių statolitinių sferų, kurios nusėda veikiamos gravitacijos, darbu. Jų padėtis leidžia augalui "pajusti" vertikalią dešinę.