Долгое время человек и не подозревал, что растения обмениваются сигналами друг с другом. Но оказалось, что у наших зелёных собратьев есть те же средства связи, что и у нас, — в том числе гормоны и электрические импульсы.
Животное в случае опасности убежит, а вот большинство растений не могут целиком передвинуться с места на место (хотя отдельные части их организма способны к перемещениям). Раз уж всё растение не в состоянии избежать пагубного воздействия, то общий урон оно снижает за счёт движения некоторых листьев и ветвей. Но не обязательно убегать от опасности: иногда к ней достаточно подготовиться. Скажем, если личинки бабочек повадились жевать зелень дерева, то каждый его лист передаёт другим частям растения сигнал — выделить отпугивающие или даже ядовитые вещества, чтобы гусеницы ушли.
Не все внешние воздействия опасные. Если один корень нащупал источник воды, было бы здорово, если бы он мог сообщить об этом соседним корням, чтобы те росли в нужном направлении. Зелёным органам, в которых идёт фотосинтез, важно разворачиваться к источнику света, не заслоняя друг друга. Значит, надо координировать свои действия. Без общения одних клеток с другими не обойтись! Рассмотрим, как клетки в пределах одного организма обмениваются информацией.
Например, активные формы кислорода (молекулы, в состав которых входят атомы кислорода со свободными электронами), обладают высокой реакционной способностью — «ищут», кому бы эти электроны отдать. Растительные клетки и ткани образуют АФК, когда их кто-то поедает, когда на них падает слишком интенсивный свет (например, при солнечных ожогах — у растений они тоже бывают!), когда им очень холодно, жарко или солёно.
Одна из самых распространённых АФК — пероксид водорода H2O2. Она способна перемещаться по межклеточному пространству на расстояния в десятки сантиметров, оповещая другие органы о нарушении целостности организма.
Пожалуй, самый интересный из электрических сигналов растений — это потенциал действия (ПД). Этот сигнал есть и у животных, но у растений механизм его работы несколько отличается. У растений ПД распространяется быстрее всех остальных сигналов.
Эксперименты с поджиганием живых листьев сои показали, что этот электрический сигнал облетает всё растение за доли секунды, а его скорость при этом составляет 105,5 м/с.
Хищные растения вроде венериной мухоловки используют электрические сигналы, чтобы захлопывать свои ловушки, когда в них появляется насекомое. Организмы, подобные мимозе стыдливой, не выносят прикосновений и в ответ на них генерируют ПД, распространяющиеся по листу, до которого дотронулись. Благодаря этому объём черешков резко падает, и все листики, принадлежащие данному черешку, складываются.
Фитогормоны, как и гормоны животных, способны действовать не только там, где они образовались, но и в других частях организма. Многие фитогормоны координируют рост различных частей растения. Среди них есть и такие, которые обеспечивают слаженную реакцию всего организма на внешние воздействия. Например, салициловая и жасмоновая кислоты. Салициловую кислоту впервые выделили из коры ивы. Концентрация этой кислоты повышается, когда растение испытывает стресс. Содержание жасмоновой кислоты также увеличивается в ответ на неблагоприятные внешние воздействия. Она стимулирует заживление ран и регулирует увядание. Выделяется жасмоновая кислота не только в месте повреждения, но и в других частях растения, перестраивая его обмен веществ.
Понятно, что активность клеток и тканей в составе одного растения необходимо координировать, но чтобы целые зелёные организмы согласовывали действия — звучит как фантастика. Тем не менее в 1980-х вышло несколько научных статей, которые показывали: здоровые ивы, тополя и американские клёны усиленно выделяют вещества, отпугивающие вредителей, если их соседи поражены насекомыми-паразитами (притом эти деревья не были соединены ни корнями, ни стволами, ни кронами). Позже эти исследования опровергали, критиковали, но сейчас большинство специалистов по биологии растений признаёт, что сигналами растения всё же обмениваются. Прежде всего, это летучие вещества. Они выделяются, когда нарушается целостность покровов растения, попадают в воздух и распространяются на десятки метров.
Одно из таких соединений — производное жасмоновой кислоты, метилжасмонат. Его образует полынь, когда её грызут кузнечики. Метилжасмонат сигнализирует «родному» растению и его соседям, что надо повысить в листьях и стеблях содержание неприятных на вкус дубильных веществ — фенолов. Ветки полыни с повреждениями покровной ткани провоцируют выделение фенолов не только в растениях своего вида, но и у совершенно других — например, у табака.
От вредителей можно защищаться не только пассивно. Кое-кто способен натравливать их друг на друга — но для этого надо «разговаривать» уже не с растениями, а с животными. Кукуруза, когда на неё нападают гусеницы малой совки, реагирует не на само повреждение листьев, а на соединение, выделяемое пищеварительной системой насекомых, — волиситин. В его присутствии растение выбрасывает в воздух вещества, привлекающие паразитических ос. Осы откладывают яйца в гусениц, и через некоторое время их выедают изнутри личинки паразитов. Жестоко для совок, но спасительно для кукурузы.
Диалоги растений человечество могло бы использовать в практических целях — к примеру, располагать на полях и в садах различные сорта так, чтобы они взаимно стимулировали рост и быстро оповещали друг друга о вредителях.
Правда, есть предположение, что нашим зелёным друзьям на деле не очень-то нужно кооперироваться. Возможно, летучие вещества при опасности выделяются для отдалённых частей собственного организма, а другие растения только «подслушивают» эти сигналы. Такую точку зрения высказали авторы исследования, проведённого на лимской фасоли в 2010 году. По их данным, бо́льшая часть летучих сигнальных веществ этого растения оседает в радиусе 50 см от места выделения, так что если их «почуяли» другие экземпляры фасоли, это скорее случайность, чем закономерность.
Кому на самом деле нужны растительные сигналы, покажут новые исследования. Одно понятно: растения способны реагировать на окружающий мир.
Также вам будет интересна статья: «Насколько реалистичны выдуманные миры: разбираем Пандору из фильма «Аватар» по косточкам»
Еще больше научных фактов о растениях и животных нашей планеты и не только читайте в журнале «ДУМАЙ» (12+): https://dum.ai/?utm_source=dzen1
Наш канал в телеграм: https://t.me/dumai_russia
Мы в ВКонтакте: https://vk.com/dumai_russia
По материалам статьи Светланы Ястребовой, журнал «ДУМАЙ», выпуск №60
