Стефано Манкузо - О чем думают растения?

На самом деле, первые наблюдения циркадных движений растений были сделаны задолго до Линнея – еще в Древней Греции. В IV в. до н. э. писарь Александра Македонского Андростен заметил, что листья тамаринда (индийского финика) открываются днем и закрываются ночью. Похожие наблюдения были сделаны многими ботаниками в разное время и в разных местах. В 1260 г. философ Альберт Великий (ок. 1193–1280) в трактате De vegetalibus et plantis («Об овощах и растениях») описал периодические суточные движения перистых листьев некоторых бобовых растений, а в 1686 г. английский натуралист Джон Рей (1627–1705) в книге Historia Plantarum («История растений») впервые заговорил о «фитодинамических» изменениях в растениях в разное время суток.

В 1729 г. Жан-Жак Дорту де Меран (1678–1771), изучавший мимозу, которая открывает и закрывает листья примерно через каждые 24 ч, пришел к заключению, что это растение должно иметь какие-то внутренние часы, контролирующие движение листьев. Так что состояние сна у растений было замечено много раз задолго до Линнея, однако именно Линней начал изучать это явление систематически. Линней не смог объяснить свои наблюдения, однако понял, что движением листьев управляет скорее свет, чем температура. Он ограничился тем, что классифицировал все растения с подобным поведением и назвал их ночное состояние «сном растений».

В отличие от исследователей более позднего времени, Линней говорил о сне растений вовсе не в метафорическом смысле, а как о поведении, которое полностью аналогично сну животных. Например, растения меняют положение листьев в зависимости от времени суток. Это изменение трудно заметить у растений с кожистыми листьями, таких как дуб, олива или лавр, но гораздо проще – у растений с более тонкими листьями. Как и различные виды животных, различные растения в покое принимают разное положение. Утка прячет голову под крыло, бык ложится на бок, а еж свертывается в клубок. Шпинат вытягивает листья вверх вдоль стебля, а недотрога и фасоль их опускают. Клевер, как и лядвенец, за которым наблюдал Линней, складывает листья вокруг цветов, а их родственник люпин поворачивает листья тыльной стороной вниз. Кислица с листочками в виде трех сердечек складывает их пополам вдоль главной жилки и свешивает с края черешка. Все это многообразие ночного поведения подчиняется одному общему правилу: ночью листья принимают такое же положение, в каком они находятся в процессе прорастания. Поэтому у одного растения листья закручиваются в цилиндр, у другого складываются веером, у третьего пополам, но в общем ночью все они приближаются к такому положению, какое занимали на первых стадиях роста.

Однако сходство с животными на этом не заканчивается. Например, потребность в сне выше у молодых растений, как и у молодых животных. С возрастом удлиняется период бодрствования, а отход ко сну иногда затрудняется: в этом отношении поведение растений очень напоминает поведение животных (и человека!)

В какой-то момент растения начинают меньше нуждаться в отдыхе, и их листья все слабее реагируют на стимулы, заставляющие их принимать ночное положение. Но почему листья складываются ночью и раскрываются днем? И какие механизмы вызывают сон и бодрствование растений? Пока на эти вопросы у нас нет ответов, но исследования продолжаются, и растения могут использоваться в качестве модельных организмов для изучения сна. Они дают ученым генетический инструмент для изучения механизмов и нарушений этой важной биологической функции.

Обычно мы приписываем растениям два основных качества: неподвижность и бесчувственность. Причем это весьма характерные качества, которые в значительной степени определяют наше отношение к миру растений. Однако, хотя мы привыкли так думать, это вовсе не характерные свойства растений, а отражение нашего традиционного восприятия, восходящего еще к Аристотелю. В рамках этой традиции растения располагаются ступенью ниже, чем животные, поскольку лишены anima – души, которую Аристотель считал «движущим принципом» жизни. Способность двигаться самостоятельно отличает живое от неживого, поэтому растения, которые движутся очень слабо, находятся на границе между живым и неживым.

Идея о принципиальном различии между животными и растениями начала сдавать свои позиции только в конце XIX в., но и сейчас еще весьма популярна. Однако сегодня, хотя бы в среде ученых, возникает понимание того, что различие между растениями и животными не качественное, а количественное. Животные используют вещество и энергию, создаваемые растениями. Растения, в свою очередь, для удовлетворения собственных нужд используют энергию солнца. Таким образом, животные зависят от растений, а растения от солнца.

Это подводит нас к более общему пониманию жизни растений и их роли в биосфере: растения – посредники между солнцем и миром животных. Они, точнее, их самые характерные клеточные органеллы – хлоропласты – связывают существование всего органического мира (т. е. всего того, что мы называем жизнью) с энергетическим центром Солнечной системы. Таким образом, растения выполняют на планете универсальную функцию, которой нет у животных.

Растения – посредники между солнцем и миром животных.

Новейшие исследования растительного мира показали, что растения чувствуют, общаются (друг с другом и с животными), спят, запоминают и даже манипулируют другими организмами. Во всех смыслах их можно назвать разумными существами. Корни растений образуют постоянно продвигающуюся линию фронта с бесчисленными командными центрами, так что корневая система в целом направляет рост растений как некий коллективный мозг, точнее как распределенный разум, который получает информацию, необходимую для роста и развития растения.

Прогресс в области биологии растений позволяет изучать растения как организмы, которые способны получать, хранить, обрабатывать и использовать информацию, поступающую из внешней среды. Способы получения и обработки информации этими блестящими созданиями, благодаря которым формируется их характерное поведение, являются предметом изучения нейробиологии растений.

Исследователи, занимающиеся проблемами коммуникации и социализации у растений, видят возможности новых приложений, о которых раньше и помыслить было невозможно. Уже на протяжении некоторого времени ведутся разговоры о роботах, созданных по принципу действия растительных систем: в эволюционной цепи роботов вслед за роботами, подражающими человеку (андроидами) и животным, вскоре должно появиться новое поколение роботов, подражающих растениям. Существуют также планы создания «растительных коммуникационных сетей», использующих растения в качестве экологических коммутаторов и позволяющих в реальном времени выводить в интернет параметры, непрерывно регистрируемые корнями и листьями. Вскоре такой растительный интернет может стать частью каждодневной жизни любого из нас: мы сможем получать сообщения о приближении облаков токсичных веществ, информацию о качестве воздуха и почвы, предупреждения о грядущих землетрясениях и лавинах. Кроме того, ученые уже приступили к разработке фитокомпьютеров — компьютеров, использующих новые алгоритмы на основе вычислительных способностей растений («нетрадиционные компьютерные системы»).