Стефано Манкузо - Революция растений

Попробуем начать с этимологии: растение, разделяясь надвое, размножается. В конце XIX века французский натуралист Жан-Анри Фабр (1823–1915) написал, что «животных, в большинстве случаев, поделить на части невозможно – это ведет к уничтожению; растения, наоборот, при делении на части размножаются». Этот вывод понятен не только исследователям, но и обычным садоводам-любителям: многие используют методы размножения растений черенками или посредством прививок, и вполне успешно.

Однако и генетическое постоянство кажется не столь уж бесспорным в царстве растений. Животное, вне зависимости от размеров, живет с геномом, одинаковым во всех клетках тела, и сохраняет его неизменным всю жизнь. На растения данное правило, похоже, не распространяется – с этим сталкиваются исследователи, занимающиеся мутациями плодовых деревьев. История плодового садоводства рассказывает о случаях обнаружения на одном и том же дереве ветвей-мутантов, с плодами, отличающимися от остальных плодов. Тому масса примеров, потому что таким путем появились многие сорта фруктов. Нектарин – скорее всего, результат мутации персика, а виноград сорта «пино гриджио» – мутация сорта «пино неро».

Удивительным примером сосуществования двух разных геномов в одном растении могут служить так называемые «химеры», то есть растения, которые подобно персонажу греческой мифологии, состоят из разных видов, сосуществующих в результате прививки одного растения к другому. Таким образом получаются разные фруктовые «диковины». Например, апельсины витой формы, или гибрид мандарина с грейпфрутом – яркие примеры особенностей растительной жизни. Среди химер следует особо отметить биццарию, Сitrus aurantium bizzarria , довольно редкое растение, приносящее плоды, похожие на горький апельсин с хвойным привкусом. Это растение длительное время входило в аптечный набор первой помощи. Оно было впервые описано в 1674 году директором ботанического сада Пизы Пьетро Нати (1624–1715) и долгое время считалось утраченным. Оно было обнаружено вновь в 60-е годы прошлого века. Это один из самых удивительных феноменов в мире растений: все деревья одинакового возраста имеют одни и те же генетические изменения.

Таким образом, выделить «особь» в мире растений очень и очень трудно. Уже в конце XVIII века начала распространяться идея, что растения, в особенности деревья, вполне способны создавать колонии, состоящие из повторяющихся элементов. В 1790 году Иоганн Вольфганг фон Гете (1749–1832), который был не только прекрасным писателем и философом, но и блестящим ботаником, написал: «Боковые ветви, зарождающиеся в узлах растения, могут рассматриваться как отдельные растения, укорененные в материнском теле точно так же, как оно само укоренено в земле». А Эразм Дарвин (1731–1802), дедушка знаменитого английского натуралиста Чарлза Дарвина (1809–1882), подтвердил в 1800 году мысль, ранее высказанную Гете: «Каждая часть дерева суть отдельное растение; дерево же, таким образом, суть семья отдельных растений». В 1839 году его внук Чарлз добавил: «Удивительным кажется тот факт, что различные особи могут быть тесно соединены между собой, однако деревья подтверждают это своим примером: на самом деле все ростки могут рассматриваться, как отдельные растения. Полипы внутри коралла или ветки на дереве – пример того, что разделить их полностью невозможно».

Одна из многочисленных цитрусовых химер, знаменитая Биццария (Citrus aurantium bizzarria). Сегодня ею можно полюбоваться на вилле Медичи, в садах Боболи во Флоренции.

Наконец, в 1885 году немецкий ботаник Александр Браун (1805–1877) утверждал: «Жизнь растений, прежде всего деревьев, заставляет подумать, что речь не идет о неких отдельных особях, таких, как животное или человек, но, скорее, о сообществе особей, тесно и неразрывно соединенных между собой».

Можно заметить, что концепция «колонии растений» имеет уже довольно давнюю поддержку в научном мире; кроме того, среди биологов популярна теория, весьма перспективная для робототехники, предполагающая, что колониям растений свойственно жить дольше, чем отдельным живым элементам, их составляющим. Одинокий полип может прожить всего несколько месяцев, в то время как коралловая колония практически бессмертна. То же самое и с деревом: жизнь одной ветки, как архитектурной единицы, довольно коротка, в то время как колония, то есть само дерево, живет порой очень долго.

Каждое отдельное дерево можно сравнить с колонией, состоящей из отдельных повторяющихся модулей.

Следует добавить также, что концепция повторяющихся составных элементов верна не только для надземной части растения, но и для его корневой системы. Один-единственный корешок имеет собственный командный центр, определяющий направление роста, однако, как настоящий член колонии, он обязательно кооперируется с другими корнями для успешного разрешения возникающих в жизни растения сложностей.

Возникновение интеллекта, распределенного по телу, стало естественным шагом эволюции растений. Эта простая и функциональная система позволяет им быстро и эффективно отвечать на вызовы, поступающие извне, от постоянно меняющейся окружающей среды.

Как мы уже убедились, причины, по которым конструкторы берут растения в качестве образца при создании робототехники, многочисленны и весомы. Я убежден в этом, поэтому в 2003 году стал инициатором разработки идеи плантоида. Я был очарован возможностями, открывающимися перед конструктором, который сможет разгадать тайны растений и создать на их основе машину. Слово «плантоид» показалось мне наиболее адекватным для обозначения нового типа автоматов – по аналогии с «андроидом». Эти машины – дадим волю воображению – могли бы служить в самых разных исследованиях: от проникновения в глубины земли до освоения космического пространства.

Мои знания робототехники и по сей день остаются весьма ограниченными, поэтому в одиночестве я никогда не смог бы превратить свои идеи во что-то реальное. На самом деле, я боялся, что – как это часто случается в академической среде – еще одна идея останется всего лишь идеей, записками в блокноте, запертыми в ящике стола.

Однако мне повезло. Как раз в те дни, когда у меня в голове постоянно крутились мысли о плантоиде и способе его создания, – и всякий, кто имел несчастье остановиться и заговорить со мной, вынужден был выслушивать мои идеи (я давно заметил, что если меня что-то интересует, я становлюсь маньяком – все, кто меня знает, имели возможность убедиться в том, насколько я опасен), – я встретил человека, способного воплотить в жизнь то, что до того момента было лишь творческой фантазией, пусть и основательно подкрепленной теоретически. Барбара Маццолаи сегодня руководит Центром микроробототехники Итальянского технологического института (его штаб-квартира расположена в Пизе), однако в 2003 году, когда мы познакомились, она уже была превосходным исследователем. Во время учебы в университете она получила достаточно обширные знания в области биологии. Постепенно наши разговоры о растениях и автоматике стали привычкой, сколь естественной, столь и необходимой, и она тоже заразилась идеей плантоида. Чем активнее мы обсуждали идею его создания, тем больше мы убеждались в том, что она вполне реализуема. Да, перед нами стояли многочисленные технические проблемы, но все их можно было решить. Чем дальше, тем быстрее росла наша уверенность: плантоид увидит свет.