Вам нравится фильм Шьямалана "Явление" с Марком Уолбергом? Мне - да, потому что его тема имеет под собой реальные основания. Люди слишком много о себе воображают, а между тем, у растений действительно есть способы коммуникации между собой, равно как методы воздействия на окружающую среду.
Более того - у них есть собственные нейросети, о которых мы в своём гуманоидном чванстве мало что знаем. Фильм много критиковали, но это, как часто бывает, просто от узости кругозора.
* * *
В 1983 году британские исследователи Иан Болдуин и Джек Шульц проверили гипотезу Роудза, проведя более тщательный эксперимент. Они не стали связываться с гусеницами, а просто ободрали с молодого клёна листья. Затем учёные соединили камеру, где рос несчастный саженец, с камерой, где обитали неповреждённые деревца. И клены, которых вынудили дышать "чужим" воздухом, начали производить более твёрдые листья! Результаты исследования Болдуина и Шульца были опубликованы в одном из самых престижных журналов, Science, однако научное сообщество восприняло их в штыки. Ботаники, привыкшие считать растения пассивными и инертными, отказывались верить, что те в состоянии очень живо реагировать на происходящее вокруг, да ещё и сообщать об этом товарищам. К тому же у учёных были претензии к методике постановки опытов.
И тем не менее многие исследователи заинтересовались идеей, что растения способны общаться друг с другом. За следующие 20 лет было поставлено несколько десятков качественных экспериментов, и к началу 2000-х стало очевидно: деревья и цветы живут в режиме непрерывной "сходки", в реальном времени обсуждая друг с другом, как лучше противостоять врагам и отвадить их от своей территории.
* * *
Когда растения понимают, что своими силами с захватчиками не справиться, они вызывают "киллера" - хищное насекомое. Ученые проследили, как оно помогает зеленым бандитам, проведя "следственный эксперимент" и заразив бобы гороховой тлёй. Поражённые растения выделяли не только вещества, предупреждающие соседей, но ещё и химикаты, привлекающие ос Aphidius ervi, которые откладывают яйца в тела тлей. Состав коктейлей, приманивающих убийц, неизвестен. Не понимая, как именно растения призывают на помощь суровых товарищей, люди порой разрушают этот канал связи. В 2011 году выяснилось, что гибридные сорта кукурузы не умеют отправлять "письма" дружественным насекомым и страдают от паразитов куда больше диких собратьев.
* * *
Сегодня мы понимаем смысл только отдельных растительных посланий. И даже эти скудные знания показывают, насколько чётко работает такая воздушная "почта" и как глубоко она меняет метаболизм растений. Если посадить на куст полыни тлей, "пострадавший" начинает выделять метилжасмонат. Как только соседний куст улавливает послание, в его клетках резко возрастает активность гена, продукт которого не даёт насекомым нормально усваивать отгрызенные листья. Чтобы облегчить переваривание трудной пищи, паразиты вырабатывают фермент, расщепляющий растительные белки. В листьях атакованных растений и предупрежденных ими соседей начинает синтезироваться белок, блокирующий работу этого фермента. В результате тли и другие насекомые не могут получить из листьев достаточно питательных веществ.
* * *
В 2011 году исследователи из Университета Бен-Гуриона посадили рядом шесть саженцев гороха, завернув каждый в пленку, чтобы исключить обмен летучими веществами. Затем ученые добавили в почву к одному из саженцев вещество, "вытягивающее" воду, сымитировав засуху. Через 15 минут несчастный ожидаемо закрыл устьица - крошечные отверстия на листьях, через которые растения выделяют воду и газы. Но, к удивлению учёных, устьица закрылись и у соседнего ростка, хотя он не подвергался опасным манипуляциям. Спустя час испарять воду через листья перестали все шесть растений. Хотя летучие вещества передаваться не могли, корни саженцев попарно соприкасались друг с другом. Когда ученые повторили опыт, убрав корневое взаимодействие, устьица закрылись только у растения, которое оказалось "в пустыне".
Самое удивительное, что саженцы не только среагировали на предупреждающий сигнал от "потерпевшего", но и распространили его дальше, обеспечивая коммуникацию на больших расстояниях. Более того, выяснилось, что подземный "интернет" дополнительно расширяют и ускоряют… грибы. Они оплетают корни большинства растений в дикой природе длинными нитями - гифами. Дружба грибов и растений выгодна обеим сторонам. Растения передают грибам углеводы, созданные в ходе фотосинтеза, а грибы в ответ помогают товарищам лучше всасывать из почвы воду и минеральные вещества.
Но это еще не всё. По гифам, тянущимся от одной корневой системы к другой, растения передают товарищам сигналы тревоги. В 2013 году британские ботаники показали, что соседи горошка, на которого посадили тлю, начинают выделять вещества, отпугивающие насекомых, уже спустя 24 часа после заражения товарища. Причём сообщение от пострадавшего доходило до соседей, даже когда они были связаны только через гифы, но не через корни. В последние годы появляется всё больше доказательств, что грибной "интернет" может объединять все деревья в лесу! Например, в 2009 году канадские геоботаники обнаружили, что при помощи гиф каждое дерево контактирует как минимум с десятком соседей на расстоянии 30 метров. Не каждый город может похвастаться такой плотностью интернет-соединения.
* * *
Когда молодые саженцы морской горчицы оказывались рядом с чужими растениями, они отращивали как можно более разветвленные корни, чтобы вытянуть из почвы максимум воды и минералов. Если же соседи были родственниками, корни всех саженцев отрастали умеренно ветвистыми. Аналогично поступает любимый объект растительных экспериментов - арабидопсис. Цветок недотрога бледная отращивает менее широкие листья, чтобы не затенять соседей, если эти соседи - родня. А вот когда неподалеку оказывается агрессивное чужое растение, стремящееся захватить все полезные вещества, свояки распространяют по подземному "интернету" сигналы, ускоряющие созревание. Но зачем растениям вообще помогать друг другу, пусть даже и родственникам, ведь они всё равно конкурируют за ресурсы? Именно это соображение долгие годы мешало ученым поверить, что деревья или кусты в принципе активно коммуницируют. И похоже, дружба эта действительно вынужденная. Изначально бандиты вовсе не собирались никому помогать, они просто защищались сами. Летучие химические соединения были нужны, чтобы отпугнуть паразитов или сообщить одной части растения о том, что на другую пришла беда, - без кровеносной и нервной систем коммуникация внутри самого растения оказывается не самым простым делом. Научившись воспринимать собственные сигналы, деревья и травы заодно стали ловить сообщения соседей, предназначенные для "внутреннего пользования". Другими словами, растения стали подслушивать, как и положено настоящим бандитам.
Лучше всего они улавливали сообщения от родни, ведь их химический состав максимально похож на состав сигналов самого подслушивающего. Реагируя на эти послания, перехватчики увеличивали свои шансы выжить и оставить потомство, а значит, со временем в популяции становилось всё больше растений, умеющих подслушивать. Но так как родственные растения несут сходные гены, подслушивание каждого отдельного деревца повышало шансы на выживание не только его самого, но и племянников, племянниц и прочей непрямой родни. Постепенно эти гены прочно закрепились, и сегодня родственные члены одной банды ведут себя по отношению друг к другу как настоящие альтруисты.
Более того, похоже, что и с членами других банд растения иногда "заключают договоры". Многочисленные эксперименты выявили, что сообщества, состоящие из нескольких видов растений, чувствуют себя лучше, чем моногруппы: отдельные деревья в таких сообществах вырастают больше и быстрее, а общая эффективность фотосинтеза заметно выше. В 2015 году исследователи из Университета Британской Колумбии выяснили, что в смешанных сообществах деревья, богатые азотом, углекислым газом и другими полезными веществами, делятся ими с менее успешными товарищами. Учёные не исключают, что дружить с неродственными бандами растений вынуждают грибы. У них в перемирии свой интерес: чем активнее деревья обмениваются различными веществами, тем больше перепадает грибам. Но окончательно принципы сложных взаимоотношений внутри растительных банд исследователям только предстоит выяснить.
Конечно, если бы они могли от нас избавиться, как показано в "Явлении", то, возможно, сделали бы это без колебаний. Раз не избавляются, значит, видимо, не могут. Однако стоит ли быть такими самоуверенными и считать, что они не смогут сделать этого никогда? Я бы поостерёгся.
Надо благоустраивать планету, помогая зелёной мафии укрепиться там, где она не может этого сделать сама. Как в пустынях Израильской ССР, к примеру.
И тогда, глядишь, даже если растения найдут способ избавиться от наносящих вред двуногих, то сочтут, что польза от упомянутых гуманоидов всё же перевешивает вред, и не станут травить нас летучими ядами.
Journal information
Второе правило Клуба - никаких правил.UPD (май'14). Пора изменить второе правило Клуба таки пришла. Связано это с тем, что некоторое время назад я начал писать…