Augalų neurobiologija: ką galvoja augalai?

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

Augalai neturi smegenų ir nervų ląstelių, lyginant su gyvūnais, jie atrodo nejautrūs. Tačiau biologai žino, kad šios daugialąsčių organizmų grupės atstovai informaciją gauna iš išorės ir ją apdoroja, tarpusavyje gali bendrauti cheminiais signalais.

Ar verta kalbėti apie augalų „intelektą“?

Kas pakeis nervus ir smegenis

Švelnios baltos ąžuolo anemono gėlės yra vidurinės zonos miškų puošmena. Neretai galima matyti susilanksčiusius jos žiedlapius, nors saulėta diena įsibėgėja. Taigi laukite lietaus. Pašalindamas žiedus, mažas augalas apsaugo juos nuo vandens ir vėjo gūsių.

Floros pasaulyje yra daugybė tokių mechanizmų, kaip prisitaikyti prie besikeičiančių oro sąlygų, apsisaugoti nuo kenkėjų, išgydyti žaizdas, gauti maisto medžiagų vietoje.

Augalų suvokimo organai yra specialios receptorinės ląstelės, jonų kanalai ląstelių membranose, perduodantys elektrinius signalus, specialūs kūnai, turintys tam tikrų neuronų savybių.

Norint keistis informacija tarp skirtingų kūno dalių, gaminami įvairūs mediatorių junginiai: hormonai, cheminiai junginiai, mažos nekoduojančios RNR. Visi šie mechanizmai sėkmingai pakeičia augalų pojūčius ir nervų sistemą.

Juslinis augalų suvokimas buvo aktyviai tiriamas iki aštuntojo dešimtmečio, o vėliau palaipsniui išnyko.

2005 metais Stefano Mansuko iš Florencijos universiteto (Italija) ir Františekas Baluschka iš Bonos universiteto (Vokietija) nusprendė, kad duomenų apie augalų „intelektą“yra labai daug ir atėjo laikas suaktyvinti šią kryptį.

Jie tai pavadino „augalų neuromokslu“. Žinoma, tai metafora – mes kalbame apie reakcijų ir reakcijų į išorinius dirgiklius tyrimą.

Augalų neurobiologijos pasekėjai mano, kad kalbant apie florą galima kalbėti apie atmintį, informacijos kaupimo, saugojimo ir apdorojimo sistemą, taip pat sprendimų priėmimo mechanizmą. Kai kurių mokslininkų nuomone, tam nereikia smegenų ir nervų sistemos, kaip gyvūnams.

Visa mokslo bendruomenė šią sritį vertina kritiškai. Tuo pat metu darbas augalų ryšių ir signalizacijos sistemų srityje dabar yra mokslo priešakyje.

Pievos komunalinis butas

Vienas didžiausių pastarųjų metų atradimų – augalai geba atpažinti savo kaimynus. Norėdami tai padaryti, jie naudoja tolimosios šviesos raudoną šviesą, cheminius signalus, antrinius metabolitus.

Aplinkinių rūšių žinojimas padeda augalui išgyventi: vengti pavėsio, gintis nuo priešų, pasirinkti geriausią maistą.

Augalai suvokia cheminius junginius – tai, ką mes vadiname kaimyninių rūšių kvapais. Jie perduodami oru ir po žeme per šaknis.

Kinijos mokslininkai žurnale „Nature Communications“cituoja eksperimentų su kviečiais rezultatus. Tyrimai parodė, kad šis augalas išskiria maždaug šimto skirtingų rūšių, augančių greta per šaknis, kvapus.

Reaguodama į tai, ji išskiria savų medžiagų, kad sureguliuotų santykius – pavyzdžiui, kažką panašaus į antibiotikus, jei šalia yra konkurentų. Dėl to kviečiai stabdo jų augimą.

Žinoma, toks cheminės komunikacijos būdas nėra analogiškas gyvūnų uoslei, tačiau augalai tikrai gali ne tik skleisti, bet ir suvokti kvapus.

Pvz., parazitinė smėlynė, gudruolė, pagal lakiuosius elementus suranda augalą šeimininką ir išsitempia jo kryptimi.

Kenkėjų sužeistas pelynas įspėja artimuosius apie sustiprėjusio kvapo pavojų.

Daugiametė auksašakė gali pati suvokti cheminius junginius (feromonus), kuriuos išskiria margosios muselės patinai, viliojantys patelę. Ant augalo nusėdusi musės lerva sukelia ligą tulžies – didelio kamuolio – pavidalu.

Mokslininkai teigia, kad auksašakė užuodžia muses ir stiprina imuninę sistemą kovojant su neišvengiama liga. Norėdami tai padaryti, žolės lapai padidina jazmono rūgšties kiekį, kuris atbaido kenkėjus ir padeda išgydyti audinių pažeidimus.

Gera klausa

1970 metais JAV buvo išleista Peterio Tompkinso ir Christopherio Birdo knyga „Slaptas augalų gyvenimas“. Jame, nesiremiant moksliniais faktais, buvo pateikta daug fantastiškos informacijos apie gėles ir medžius. Pavyzdžiui, buvo sakoma, kad augalai patiria stresą, jei jų akivaizdoje sulaužomas kiaušinis, moliūgas nukrypsta nuo garsiakalbių, jei iš jų skamba rokas.

Šiais laikais sukaupta daug faktų apie augalų garsų suvokimą. 2014 m. Misūrio universiteto (JAV) mokslininkai paveikė nedidelę žolelę Arabidopsis (Tal rezuhovidka), naudodami garsą, kurį vikšras ją kramto.

Paaiškėjo, kad tai padidina antocianinų (violetinių dažų) ir gliukozinolatų (kartumo) kiekį augalo lapuose. Patirtis rodo, kad rezukovidka skirtingai reaguoja į oro virpesius, kuriuos sukelia kramtyti lapai, vėjas ir čiulbantys vabzdžiai.

Misisipės universiteto mokslininkai neseniai atliko eksperimentus su sojų pupelėmis ir jose gyvenančiais vabzdžiais – boružėlėmis ir sojų amarais. Jie buvo paveikti įvairių tipų garsų, įskaitant miesto triukšmą, traktorių, rokenrolą. Po dviejų savaičių augalų biomasė sumažėjo, palyginti su kontroline.

Tačiau mokslininkai nėra linkę manyti, kad uola tiesiogiai slėgė augalus. Greičiau jis kažkaip paveikė kenkėjus, kurie suaktyvino jų veiklą.