New-York Times К Кэрол Кэсук Юн , 10 июня 2008 г.
От крошечных цветов лавандового цвета до беспорядочно обдуваемых ветром стеблей - в пляжном растении, известном как морская горчица Великих озер, нет ничего, что могло бы намекать на то, что это ботаническое чудо.
Тем не менее, ученые нашли доказательства того, что морская горчица способна делать то, чего не было замеченони у одного другого растения.
Исследователи сообщают, что морская горчица может различать растения, связанные с ней, и те, которые не связаны. И это растение не только распознает своих родственников, но и оказывает им предпочтение.
Если морская горчица обнаруживает неродственные растения, растущие вместе с ней в земле, растение агрессивно выращивает корни, захватывающие питательные вещества. Но если обнаруживает семью, то вежливо сдерживается.
Открытие стало неожиданностью, даже немного шокирующей, отчасти потому, что у большинства растений даже не было доказано, что они обладают способностью узнавать родственников, несмотря на огромные преимущества в этом.
Если человек может идентифицировать родственников с целью помочь им, то является разумным с эволюционной точки зрения действием, так как родственники имеют общие гены. Тот же самый различающий организм мог бы аналогичным образом усилить сопротивление по отношению к неродственным особям, с которыми наиболее разумно вступать в соревнование с обнаженными когтями или, возможно, с шипами.
«Я просто поражена тем, что мы обнаружили», - сказала Сьюзан А. Дадли, эволюционный эколог растений из Университета Макмастера в Гамильтоне, Онтарио, которая проводила исследование с аспирантом Амандой Л. Файл.
«У растений, - сказал доктор Дадли, - секретная социальная жизнь».
Поскольку исследование горчицы было опубликовано в августе в журнале Biology Letters, который ведется Национальной академией наук Соединенного Королевства, доктор Дадли и его коллеги обнаружили доказательства того, что три других вида растений также могут распознавать родственников.
Исследования являются частью формирующейся картины жизни среди растений, в которой эти организмы, долгое время рассматриваемые как неподвижная, пассивная зелень, могут воспринимать все виды информации о растениях вокруг них и использовать эти данные для взаимодействия с ними.
Социальная жизнь растений, возможно, так долго оставалась загадкой, потому что, как исследователи увидели при изучении таких видов, как полынь, клубника и колючки, способы восприятия растений могут сильно отличаться от способов восприятия животных.
Например, было показано, что некоторые растения чувствуют потенциально конкурирующие соседние растения по тонким изменениям света. Это потому, что они поглощают и отражают определенные длины волн солнечного света, создавая характерные сдвиги, которые могут обнаружить другие растения.
Ученые также находят растения, способные собирать информацию о других растениях с помощью химических веществ, попадающих в почву и воздух. Было обнаружено, что паразитический сорняк, повилика, особенно чувствует такие химические вещества.
Повилика не может выращивать собственные корни или производить собственный сахар с помощью фотосинтеза, процесса, используемого почти всеми другими растениями. В результате ученые знали, что после прорастания семян растение довольно быстро должно начать расти на другом растении, чтобы извлечь питательные вещества, необходимые для выживания.
Но даже ученые, изучающие это растение, были удивлены скоростью и точностью, с которой саженец повилики мог чувствовать свою жертву и охотиться на нее. В покадровых фильмах ученые видели, как ростки повилики движутся по кругу, и они обнаружили, что это проба переносимых по воздуху химикатов, выделяемых близлежащими растениями, немного похоже на собаку, нюхающую воздух вокруг обеденного буфета.
Затем, используя лишь намек на запах и не касаясь другого растения, повилика приближалась к своей любимой жертве. То есть повилика надежно уловила и атаковала тот вид растения из числа ближайших вариантов, на котором она будет лучше всего расти.
«Когда вы смотрите фильмы, у вас создается впечатление, что это похоже на поведение, поведение животных», - сказала доктор Консуэло М. Де Мораес, химик-эколог из Университета штата Пенсильвания, которая была в команде, изучающей растение. «Это как маленький червяк, движущийся к другому растению».
Хотя начинает формироваться представление о растениях как о чувствительных организмах, ученые уже 20 лет находят намеки на такие возможности и взаимодействия. Но открытия продолжали удивлять ученых из-за того, что некоторые называют укоренившимся неверием в то, что растения без пользы глаз, ушей, носа, рта или мозга могут и делают все, что им кажется.
«Многие примеры поведения растений являются примерами, в которых эти явления довольно легко наблюдать», - сказал доктор Ричард Карбан, эколог растений из Калифорнийского университета в Дэвисе.
Проблема для многих ученых в том, что каким бы очевидным ни было поведение, оно может показаться слишком сложным и животным для растения. «Возможно, если бы мы более механистически понимали, как это происходит, - добавил доктор Карбан, - мы бы чувствовали себя более комфортно, приняв результаты, которые мы находим».
Правдоподобию не способствует то, что ученым в этой области часто приходится отличать результаты тщательных экспериментальных исследований от явно ненаучных, даже эксцентричных, дискуссий о таких явлениях, как чувствительность и эмоции растений.
«Растения - это не «чувствительные парни нового века, которые съеживаются, когда что-то вокруг них ранят, и которые любят классическую музыку и ненавидят рок », - сказала доктор Дадли, ссылаясь на изображения в популярных произведениях растений, живущих нежным, эмоциональным существованием, в частности 1970-е «Тайная жизнь растений».
Даже ведущие исследователи не всегда полностью соглашаются с тем, какие идеи явно относятся к сфере науки, а какие зашли слишком далеко.
Недавние дебаты вращались вокруг давнего вопроса: какие из способностей и атрибутов, которые ученые долгое время считали сферой просто животных, таких как восприятие, обучение и память, можно разумно приписать растениям?
На пике движения за равенство, но все еще в рамках основной науки, находятся члены Общества нейробиологов растений, новой группы, чей веб-сайт описывает ее как широко заинтересованную в зондировании растений.
Самого названия общества достаточно, чтобы расстроить многих биологов. Нейробиология - это изучение нервной системы (нервы, синапсы и мозги) которая известна только у животных. Этот факт для большинства ученых делает понятие нейробиологии растений сочетанием невозможного, вводящего в заблуждение и вызывающего бешенство.
Тридцать шесть авторов из университетов, включая Йельский и Оксфордский, были достаточно разгневаны, чтобы опубликовать в прошлом году статью «Нейробиология растений: нет мозга - нет выигрыша?» в журнале Trends in Plant Science. Ученые упрекают новое общество в обсуждении таких возможностей, как нейроны и синапсы растений, и призывают исследователей отказаться от таких «поверхностных аналогий и сомнительных экстраполяций».
Защитники отмечают, что 100 лет назад некоторые ученые были столь же непреклонны, что физиологии растений не существует. Сегодня эта идея настолько явно устарела, что может вызвать хороший смех у многих ученых в этой области.
Что касается «поверхностных аналогий», ботаники новой волны хорошо знают, что растения не имеют точных копий нервной системы животных.
«Никто не предлагает буквально искать маленький мозг в форме ореха в корне или на кончике побега», - написали пять авторов в защиту новой группы. Вместо этого, говорят исследователи, они просят ученых быть открытыми для возможности того, что растения могут иметь свою собственную систему, возможно, аналогичную нервной системе животных, для передачи информации по телу.
«Растения действительно посылают электрические сигналы от одной части растения к другой, - сказал доктор Эрик Д. Бреннер, ботаник из ботанического сада Нью-Йорка и член Общества нейробиологии растений.
Хотя эти сигналы известны уже 100 лет, ученые понятия не имеют, что с ними делают растения.
«Никто не спрашивает, как вся эта информация интегрирована в растенье, отчасти потому, что мы убедились, что это не так», - сказал д-р Бреннер. «Людей запугали, задав этот вопрос».
Упоминание о возможности нейробиологии растений вызывает такие инстинктивные реакции, что, по словам доктора Бреннера, он временами беспокоился, что это может навредить его карьере.
«Я вижу, как много людей ждут в сторонке, - сказал он, - чтобы увидеть, как все это будет реализовано».