Kan växter höra, kommunicera?

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Vi är alla för chauvinistiska. Eftersom vi betraktar oss själva som evolutionens höjdpunkt fördelar vi allt levande i en hierarki efter graden av närhet till oss själva. Växter är så olik oss att de verkar vara varelser som om de inte är helt levande. Den bibliska Noa fick inga instruktioner för deras räddning ombord på arken. Moderna veganer anser inte att det är skamligt att ta sitt liv, och kämpar mot djurexploatering är inte intresserade av "växträttigheter". De har faktiskt inget nervsystem, ögon eller öron, de kan inte slå eller springa iväg. Allt detta gör växterna annorlunda, men inte sämre på något sätt. De för inte en passiv existens av en "grönsak", utan de känner världen omkring dem och reagerar på vad som händer omkring dem. Med professor Jack Schultz ord, "Växter är bara väldigt långsamma djur."

De hör

The Secret Life of Plants blev offentligt till stor del tack vare boken av Peter Tompkins, publicerad i början av 1970-talet, på höjden av New Age-rörelsens popularitet. Tyvärr visade den sig inte vara fri från många dåtida vanföreställningar och gav upphov till många myter, varav den mest kända var "kärleken" till växter för klassisk musik och förakt för modern musik. "Pumpor, tvingade att lyssna på rock, avvek från högtalarna och försökte till och med klättra upp på den hala glasväggen i kammaren," beskrev Tompkins experimenten utförda av Dorothy Retallack.

Jag måste säga att fru Retallack inte var en vetenskapsman, utan en sångerska (mezzosopran). Hennes experiment, reproducerade av professionella botaniker, visade ingen speciell växtrespons på musik av någon stil. Men det betyder inte att de inte hör någonting alls. Experiment har visat om och om igen att växter kan uppfatta och reagera på akustiska vågor - till exempel växer rötter från ung majs i riktning mot en svängningskälla med en frekvens på 200-300 Hz (ungefär från ett litet oktavsalt till en pe först). Varför är fortfarande okänt.

Generellt sett är det svårt att säga varför växter behöver "höra", även om förmågan att svara på ljud i många fall kan vara mycket användbar. Heidi Appel och Rex Cockcroft har visat att Tals rezuhovidka perfekt "hör" vibrationerna som skapas av bladlössen som slukar dess löv. Denna oansenliga släkting till kål skiljer lätt sådana ljud från vanliga ljud som vinden, gräshoppans parningssång eller vibrationerna som orsakas av en ofarlig fluga på ett löv.

De skriker

Denna känslighet är baserad på mekanoreceptorernas arbete, som finns i cellerna i alla delar av växter. Till skillnad från öronen är de inte lokaliserade, utan fördelade i hela kroppen, liksom våra taktila receptorer, och därför var det långt ifrån omedelbart möjligt att förstå deras roll. Efter att ha märkt en attack reagerar rezukhovidka aktivt på det, ändrar aktiviteten hos många gener, förbereder sig för läkning av skador och frigör glukosinolater, naturliga insekticider.

Kanske, på grund av vibrationernas natur, skiljer växter till och med mellan insekter: olika typer av bladlöss eller larver orsakar helt olika reaktioner från genomet. Andra växter släpper ut söt nektar när de attackeras, vilket lockar till sig rovinsekter som getingar, bladlössens värsta fiender. Och alla kommer säkert att varna grannar: redan 1983 visade Jack Schultz och Ian Baldwin att friska lönnlöv reagerar på förekomsten av skadade blad, inklusive försvarsmekanismer. Deras kommunikation sker på det "kemiska språket" av flyktiga ämnen.

De kommunicerar

Denna artighet är inte begränsad till släktingar, och även avlägsna arter kan "förstå" varandras farosignaler: det är lättare att slå tillbaka inkräktare tillsammans. Till exempel har det experimentellt visat sig att tobak utvecklar en skyddande reaktion när malört som växer i närheten skadas.

Växterna verkar skrika av smärta, varna sina grannar, och för att höra detta skrik behöver du bara "nosa" ordentligt. Huruvida detta kan betraktas som avsiktlig kommunikation är dock fortfarande oklart. Kanske på så sätt sänder anläggningen själv en flyktig signal från vissa av sina delar till andra, och grannarna läser bara dess kemiska "eko". Verklig kommunikation tillhandahålls till dem … "svamp Internet".

Rotsystemen hos högre växter bildar nära symbiotiska associationer med mycelet av jordsvampar. De utbyter ständigt organiskt material och mineralsalter. Men flödet av ämnen är tydligen inte det enda som rör sig längs detta nätverk.

Växter vars mykorrhiza är isolerad från grannar utvecklas långsammare och tål testning sämre. Detta tyder på att mykorrhiza också tjänar till överföring av kemiska signaler - genom förmedling, och möjligen till och med "censur" från svampsymbionterna. Detta system har jämförts med ett socialt nätverk och kallas ofta bara för Wood Wide Web.

De flyttar

Alla dessa "känslor" och "kommunikationer" hjälper växter att hitta vatten, näring och ljus, försvara sig mot parasiter och växtätare och attackera sig själva. De låter dig återuppbygga ämnesomsättningen, växa och omorientera lövens position - att flytta.

Venusflugfällans beteende kan verka som något otroligt: inte bara äter denna växt djur, den jagar dem också. Men det insektsätande rovdjuret är inget undantag bland annan flora. Bara genom att påskynda videon av en vecka i en solross liv, kommer vi att se hur den vänder sig för att följa solen och hur den "somnar" på natten och täcker löven och blommorna. Vid höghastighetsskytte ser den växande rotspetsen ut exakt som en mask eller larv som kryper mot målet.

Växter har inga muskler, och rörelse tillhandahålls av celltillväxt och turgortryck, "densiteten" av deras fyllning med vatten. Cellerna fungerar som ett komplext koordinerat hydraulsystem. Långt före videoinspelningar och time-lapse-tekniken uppmärksammade Darwin detta, som studerade den växande rotens långsamma men uppenbara reaktioner på miljön.

Hans bok The Movement of Plants slutar med det berömda: "Det är knappast en överdrift att säga att rotspetsen, utrustad med förmågan att styra rörelserna hos närliggande delar, fungerar som hjärnan hos ett av de lägre djuren …. som uppfattar intryck från sinnena och ger riktning åt olika rörelser."

Vissa forskare tog Darwins ord som en annan uppenbarelse. Biologen från universitetet i Florens Stefano Mancuso uppmärksammade en speciell grupp celler på de växande spetsarna av stammen och rötterna, som är belägen vid gränsen mellan de delande cellerna i det apikala meristemet och cellerna i sträckzonen som fortsätter att växa, men inte dela.

Redan i slutet av 1990-talet upptäckte Mancuso att aktiviteten i denna "övergångszon" styr utvidgningen av cellerna i sträckzonen, och därmed hela rotens rörelse. Detta händer på grund av omfördelningen av auxiner, som är de viktigaste växternas tillväxthormoner.

De tror?

Som i många andra vävnader märker forskare mycket välbekanta förändringar i membranpolarisering i cellerna i övergångszonen själva.

Laddningarna inuti och utanför dem fluktuerar, som potentialerna på neuronernas membran. Naturligtvis kommer prestanda hos en riktig hjärna aldrig att uppnås av en så liten grupp: det finns inte mer än några hundra celler i varje övergångszon.

Men även i en liten örtartad växt kan rotsystemet innehålla miljontals sådana utvecklande tips. Sammanfattningsvis ger de redan ett ganska imponerande antal "neuroner". Strukturen för detta tänkande nätverk liknar ett decentraliserat, distribuerat internetnätverk, och dess komplexitet är ganska jämförbar med den verkliga hjärnan hos ett däggdjur.

Det är svårt att säga hur mycket denna "hjärna" är kapabel att tänka, men den israeliska botanikern Alex Kaselnik och hans kollegor fann att i många fall beter sig växter nästan som oss. Forskare satte vanliga fröärter under förhållanden under vilka de kunde växa rötter i en kruka med ett stabilt näringsinnehåll eller i en närliggande, där den ständigt förändrades.

Det visade sig att om det finns tillräckligt med mat i den första krukan så kommer ärtorna att föredra det, men blir det för lite kommer de att börja "ta risker" och det växer fler rötter i den andra krukan. Inte alla specialister var redo att acceptera idén om möjligheten att tänka i växter.

Tydligen, mer än andra, chockade hon Stefano Mancuso själv: idag är vetenskapsmannen grundare och chef för det unika "International Laboratory of Plant Neurobiology" och kräver utveckling av "växtliknande" robotar. Detta samtal har sin egen logik.

När allt kommer omkring, om uppgiften för en sådan robot inte är att arbeta på en rymdstation, utan att studera vattenregimen eller övervaka miljön, varför inte fokusera på växter som är så anmärkningsvärt anpassade till detta? Och när det är dags att börja terraforma Mars, vem bättre än växter kommer att "berätta om" hur man återför liv till öknen?… Det återstår att ta reda på vad växterna själva tycker om rymdutforskning.

Samordning

Växter har en underbar känsla för sin egen "kropps" position i rymden. Växten, som ligger på sin sida, kommer att orientera sig och fortsätta att växa i en ny riktning, perfekt särskiljande var är upp och var är ner. På en roterande plattform kommer den att växa i riktning mot centrifugalkraften. Båda är förknippade med arbetet med statocyter, celler som innehåller tunga statolitiska sfärer som sätter sig under gravitationen. Deras position gör att växten kan "känna" den vertikala höger.