Растения не могут убежать от опасности, поэтому они, приспосабливаясь к меняющимся условиям, формируют защитные реакции в ответ на неблагоприятные изменения окружающей среды, включая нашествие вредителей, загрязнения и т.п. Эти реакции бывают настолько сложными, что у некоторых ученых возникает вопрос: можно ли говорить о наличии у растений разума?
Идею о существовании «интеллекта» у растений высказывал еще Чарльз Дарвин, отмечавший, что наблюдения за движением корней вызывают ассоциации с работой мозга и органами чувств животных. Однако принято считать, что разум и интеллект требуют наличия централизованной нервной системы, работающей на основе передачи электрических сигналов между нейронами. С другой стороны, известны системы искусственного интеллекта, у которых нет нервных клеток, но есть признаки «разумности».
Сегодня существует множество определений интеллекта. Ученые из Корнеллского университета США, занимающиеся проблемой приложения этого понятия к растениям, сузили его и обозначили как способность достигать конкретные цели, основываясь на информации, полученной из окружающей среды. Тогда вопрос заключается не в том, разумно ли сложное поведение растений, а в том, как оно работает без участия нервной системы.
Идея, которую развивают ученые, выросла из сделанного еще в 1920-х гг. предположения, что растения могут функционировать как ульи, где каждая клетка работает как отдельная пчела. Тогда мозг растения – это все растение в целом, и ему не нужна централизованная координация, а роль электрических импульсов играют химические сигналы.
В пользу этой гипотезы говорят исследования, показавшие способность всех растительных клеток воспринимать широкий спектр световых волн и наличие у них сенсорных молекул, позволяющих обнаруживать разнообразные специфические летучие органические соединения. Такие соединения, выделяемые растениями, служат посредниками при взаимодействиях с другими растениями, насекомыми-опылителями, вредителями и теми, кто уничтожает этих вредителей… К примеру, растения умеют вырабатывать метаболиты, с помощью которых информируют естественных врагов фитофагов о местонахождении последних.
С помощью летучих метаболитов растения могут «учиться», «запоминать» и изменять поведение в зависимости от условий. К примеру, возьмем метаболическую реакцию растения в ответ на нападение вредителей. Она будет представлять собой результат перекрестных взаимодействий в работе молекулярных путей, связанных с синтезом фитогормонов жасмонатов и салицилатов, а также газа этилена, которые могут действовать синергетически или антагонистически. В результате на выходе мы будем видеть при разных условиях разную картину.
Так, у растений дикорастущего табака синергическое накопление жасмонатов и этилена в ответ на проникновение патогенных грибов приводит к увеличению синтеза фунгицидных соединений. Однако при нападении гусениц табачного бражника одновременная активация этих двух сигнальных путей не происходит, так как приведет к ослаблению выработки никотина, который служит инсектицидом.
Вряд ли можно сказать, что растения что-то планируют, однако они могут вносить упреждающие изменения в свой обмен веществ в ответ на сигналы, поступающие из окружающей среды. Например, после нападения вредителей растение может увеличить выработку репеллентов и токсинов, «готовясь» к следующей атаке. Такие двухэтапные реакции, предопределяющие гибкое поведение в меняющихся условиях, называют праймингом. У растений прайминг опосредуется временной активацией генов, кодирующих защитные соединения, и его можно считать аналогом кратковременной памяти.
А вот аналогом долговременной памяти можно представить фиксированные схемы защиты в предсказуемых условиях, которые опосредуются эпигенетическими изменениями (например, метилированием ДНК или модификациями белков-гистонов), способными сохраняться долго и даже передаваться следующему поколению.
В качестве примера ученые ссылаются на результаты своего предыдущего исследования реакции золотарника высокого (известного дачникам как золотая розга) на нападение гусениц кукурузной лиственной совки. Когда личинки поедают листья этого североамериканского растения, оно выделяет соединение, которое «кричит» о повреждении. Соседние растения золотарника улавливают этот сигнал, отвечая усиленной выработкой собственных средств защиты. При этом золотарник модулирует свою реакцию в зависимости от того, есть ли поблизости другие «собратья», которых он распознает по свету красного спектра, отраженному от листьев.
Является ли такая гибкая адаптивная реакция в режиме реального времени признаком разумности растений? Ученые считают, что она вполне соответствует их определению интеллекта. И пусть речь идет о типе интеллекта, несвойственном людям, результаты, полученные на растениях, могут в принципе изменить наши представления об этом эволюционном феномене.
Публикации по теме:
Оксилипины: эволюция биохимического «эсперанто»
Оружие массового гусеничного поражения