Растения общаются, учатся и даже запоминают — и это вызывает большие споры в биологии
Это приятное летнее утро. За полем на ветру колышется вереница тополей. Насекомые жужжат и порхают среди ветвей. Все кажется спокойным и умиротворенным.
Но не дайте себя одурачить. Эти деревья на самом деле подвергаются нападениям голодных насекомых, грызущих их листья.
Деревья не могут ни спрятаться, ни убежать. Но они не беспомощны: у них есть способы дать отпор и даже помочь друг другу. Как только насекомое начинает грызть лист, дерево начинает защищаться. Оно также быстро сообщает своим соседям: “На нас напали! Приготовьтесь к обороне!” Оно может даже обратиться за помощью к другим насекомым.
Все это происходит невидимыми для нас способами. Но ученые выяснили, что растения могут делать многие вещи, которые мы связываем с мышлением. Растения общаются друг с другом. Они могут обучаться. У них формируется память. Они могут даже узнавать своих сородичей. И все это они делают, не обладая мозгом.Могут ли эти способности означать, что растения разумны? Возможно, мы никогда этого до конца не узнаем. Как выразился Саймон Гилрой, “Очень трудно мыслить как растение”. Тем не менее, исследователи работают над тем, чтобы докопаться до сути того, что происходит, когда растения ведут себя так, как, как мы когда-то думали, могут только животные.
Говорящие саженцы и испуганные мимозы
“Когда смотришь на дерево, — говорит Гилрой, — кажется, что оно абсолютно ничего не делает”. Гилрой – ботаник из Университета Висконсин-Мэдисон. Он также является одним из нескольких ученых, которые внимательно изучают поведение растений. Они обнаружили, что, хотя растения кажутся неподвижными и тихими, на самом деле они очень заняты.
И то, чем они заняты, довольно удивительно.
В 1980-х годах ботаники впервые обнаружили признаки того, что растения общаются друг с другом. В одном из ранних экспериментов поврежденные деревья, казалось, предупреждали своих соседей об опасности.
<загрузка изображения="ленивое" декодирование="асинхронное" width="675" height="450" src="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_communication-675x450.jpg " alt="тускло-зеленый лес, полный деревьев" class="wp-image-3146333" srcset="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_communication-675x450.jpg 675 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_communication-574x383.jpg 574 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_communication-279x186.jpg 279 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_communication-768x512.jpg 768 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_communication-870x580.jpg 870 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_communication.jpg 1030 Вт" размеры="авто, (максимальная ширина: 675 пикселей) 100 Вт, 675 пикселей" />
В то время Джек Шульц и Иэн Болдуин были молодыми исследователями в Дартмутском колледже в Ганновере, Северная Каролина. Они посадили саженцы деревьев в горшки и запечатали их внутри прозрачного пластикового контейнера. У каждого был свой горшок, и деревья не соприкасались друг с другом.
Когда исследователи сорвали листья с одного дерева, оно отреагировало выделением химического вещества для отпугивания злоумышленников. Затем, примерно через 36 часов, неповрежденные деревья выделили то же химическое вещество. Команда пришла к выводу, что поврежденное дерево, должно быть, послало сигнал по воздуху другим растениям.
Некоторые люди описывали это как то, что растения “разговаривают” друг с другом. Это открытие, о котором сообщалось в 1983 году, положило начало науке о коммуникации растений.С тех пор ученые доказали, что такая коммуникация может быть довольно сложной. Растения лучше реагируют на сообщения от близких родственников, чем на сообщения от неродственных растений. Это показал Рик Карбан. В Калифорнийском университете в Дэвисе он изучает взаимодействие растений и насекомых. Работа его группы и других ученых показывает, что растения могут отличать одного хищника от другого. Они посылают разные сигналы в зависимости от того, какой тип насекомого атакует.
Их сообщения могут даже сигнализировать о том, насколько далеко находится опасность, сообщает команда ученых из Финляндии. 12 сентября они опубликовали это открытие в журнале Science.
<загрузка изображения="ленивое" декодирование="асинхронное" width="751" height="450" src="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_tomato_hornworm-751x450.jpg " alt="зеленый червяк грызет лист помидора, слева от него маленькие помидоры" class="wp-image-3146335" srcset="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_tomato_hornworm-751x450.jpg 751 вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_tomato_hornworm-639x383.jpg 639 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_tomato_hornworm-311x186.jpg 311 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_tomato_hornworm-768x460.jpg 768 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_tomato_hornworm-968x580.jpg 968 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_tomato_hornworm.jpg 1030 Вт" размеры="авто, (максимальная ширина: 751 пиксель) 100 Вт, 751 пиксель" />
И не все сообщения о растениях предназначены для других растений. Некоторые из них предназначены для приманивания насекомых, которые поедают все, что находится на растениях. Например, при поедании томатными червями растения томата выделяют химические вещества, которые привлекают врагов червя, объясняет Шульц. Сейчас он работает в Хьюстонском университете в Техасе.Растения могут даже использовать несколько “языков”. Большинство исследований было сосредоточено на химических сигналах. Но растения иногда используют и звуки.
В 2023 году команда исследователей из Тель-Авива, Израиль, зафиксировала щелчки и хлопки, издаваемые растениями в условиях стресса. Звуки варьировались в зависимости от вида растений и типа стресса, например, от засухи и обрезки. Хотя они примерно такие же громкие, как человеческая речь, они слишком высокие, чтобы их могли услышать люди. Однако другие животные, такие как летучие мыши, мышеловки и насекомые, могут их слышать, отмечают исследователи.
Хлопки растений
Растения томатов, находящиеся в стрессовом состоянии, издают характерные щелкающие звуки, которые могут быть уловлены ультразвуковыми микрофонами. В этом ролике ученые сконденсировали звуки и довели их до слуха человека.
И. Хаит и др./Ячейка 2023 <загрузка изображения="ленивое" декодирование="асинхронное" width="450" height="450" src="https://www.sciencenews.org/wp-content/uploads/2023/03/032923_MR_plant-scream_inline-450x450.jpg " alt="иллюстрация микрофона рядом с растением" class="wp-image-3123258" srcset="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2023/03/032923_MR_plant-scream_inline-450x450.jpg 450 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2023/03/032923_MR_plant-scream_inline-383x383.jpg 383 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2023/03/032923_MR_plant-scream_inline-186x186.jpg 186 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2023/03/032923_MR_plant-scream_inline-580x580.jpg 580 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2023/03/032923_MR_plant-scream_inline-214x214.jpg 214 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2023/03/032923_MR_plant-scream_inline.jpg 680 Вт" размеры="авто, (максимальная ширина: 450 пикселей) 100 Вт, 450 пикселей" />
Так же могут работать и другие установки. Существует множество свидетельств того, что растения реагируют на звуки, говорит Хайди Аппель. Она является экологом растений из Хьюстонского университета. Например, ее команда доказала, что растения могут слышать, когда насекомые грызут их листья.Другие исследования показывают, что растения могут учиться и даже запоминать. В одном известном исследовании, проведенном в 2014 году, использовалось растение под названием Mimosa pudica. Известное своей “чувствительностью”, оно сворачивает листья, когда его тревожат.Исследователи посадили в горшки десятки таких растений. Затем они роняли каждую мимозу по 60 раз подряд. Растения не пострадали от падения. Приземление было коротким и мягким. И они сворачивали листья, но только первые несколько раз. Довольно быстро они перестали реагировать.
Просто чтобы убедиться, что растения не слишком устали, чтобы сворачивать свои листья.листья, исследователи встряхнули растения. Теперь они сразу же скрутили листья. Но при повторном падении они не скручивались. Растения поняли, что падение не причинит им вреда, заключили исследователи.Месяц спустя они повторили эксперимент. Растения по-прежнему не скручивали листья после того, как их уронили. Как будто они помнили, что это не причинит им вреда. У них сформировались долговременные воспоминания.
Нет нервных клеток — нет проблем
Неудивительно, что растения могут делать все это, говорит Гилрой.“Все живое вынуждено решать одни и те же проблемы”, — отмечает он. “Растения должны сами себя кормить. Растения должны получать воду. Растения должны защищаться”.Но растения решают эти проблемы совсем не так, как животные. Голодный человек может преследовать оленя или искать фрукты. Источником питания для растений является солнечный свет, углерод в воздухе и питательные вещества в почве.
И растения не могут отмахиваться от насекомых или избегать их, как это могли бы сделать мы. Вместо этого они выработали свои собственные способы решения проблем. Растения поворачиваются в направлении света. Они отпугивают насекомых, вырабатывая горькие соединения. Они направляют корни к воде и питательным веществам. Они даже выделяют химические вещества, которые изменяют почву, улучшая ее для растений, говорит Гилрой.
Все это не затрагивает мозг или нервную систему.
<загрузка iframe="ленивый" заголовок="Могут ли растения мыслить?" width="500" height="281" src="https://www.youtube.com/embed/u2GWd2j3qJ8?feature=oembed " frameborder="0" allow="акселерометр; автозапуск; запись в буфер обмена; зашифрованный носитель; гироскоп; картинка в картинке; веб-доступ" referrerpolicy="строгий источник при перекрестном источнике" allowfullscreen>
Как растения запоминают и отправляют сообщения без нервной системы? У исследователей, которые выращивали мимозу, была идея на этот счет. Они предположили, что могут быть и другие способы запоминания.
Нейроны, или нервные клетки, посылают сообщения с помощью химических веществ, называемых нейротрансмиттерами. Несмотря на то, что у растений нет нервной системы, они обладают многими из тех же нейромедиаторов, что и животные.
Одним из них является глутамат. Поврежденные листья используют глутамат для передачи сообщений. Эдвард Фармер отмечает, что эти сигналы заставляют неповрежденные листья усилить свою защиту от возможных угроз. Биолог растений из Лозаннского университета в Швейцарии, он и его команда опубликовали это открытие еще в 2013 году.
С тех пор другие команды узнали больше о том, как работает этот обмен сообщениями. И это очень похоже на то, как работает нейронная сигнализация у животных, но, возможно, даже лучше, показывают Гилрой и его команда.
<загрузка изображения="ленивое" декодирование="асинхронное" width="619" height="450" src="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_xylem_phloem-619x450.png " alt="схема ксилемы (слева) и флоэмы (справа) с растением в горшке посередине" class="wp-изображение-3146336" srcset="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_xylem_phloem-619x450.png 619 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_xylem_phloem-527x383.png 527 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_xylem_phloem-256x186.png 256 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_xylem_phloem-768x558.png 768 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_xylem_phloem-798x580.png 798 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_xylem_phloem.png 1030 Вт" размеры="авто, (максимальная ширина: 619 пикселей) 100 В, 619 пикселей" />
На заводах есть то, что Гилрой называет водопроводной системой. Эта система трубочек, называемая ксилемой и флоэмой, перемещает воду и питательные вещества по всему телу растения. Растения используют эту систему как нервную систему, говорит он. Нейротрансмиттеры могут перемещаться по их телу через эти трубочки. Нервные клетки не нужны.“Растения должны справляться с этим лучше, чем люди”, — говорит Гилрой. Они не могут убежать, когда происходит что-то плохое. Они должны точно знать, что происходит и как реагировать. “Таким образом, обработка информации должна быть действительно сложной”, — говорит он. “Это просто не похоже на наше”.
Означает ли это, что растения разумны?
Эти открытия показывают, что растения способны делать гораздо больше, чем кажется на первый взгляд. Но означает ли это, что растения разумны? Некоторые ученые так считают. Другие в этом не уверены. Проблема может быть связана с тем, как мы определяем такие слова, как “мышление” и “интеллект”. Тем не менее, этот вопрос вызвал большие споры среди ботаников.Элизабет Ван Волкенбург — биолог растений из Вашингтонского университета. Это в Сиэтле. Она является одним из основателей Общества по изучению сигналов и поведения растений. Когда-то оно называлось Обществом нейробиологии растений. Но некоторые ученые сочли, что термин “нейробиология” не совсем подходит. В конце концов, у растений нет нервной системы.
Некоторые ученые “очень, очень, очень против идеи нейробиологии растений”, — говорит она. Но Ван Фолькенбургу нравится этот термин. Технически, у растения нет нервов. Тем не менее, у него есть сенсорная система. Более того, отмечает она, “в старой научной литературе ксилему и флоэму называли нервами”.Аппель вспоминает, что 10 лет назад идею о том, что растения могут слышать, было трудно реализовать. Она замужем за Джеком Шульцем, и даже он отнесся к этому скептически. ”И именно он открыл говорящие растения”, — смеется она.
Даже сейчас эта идея вызывает вопросы.
“Мы знаем, что растения реагируют на вибрации в окружающей их среде. По этому поводу нет никаких споров”, — говорит Аппель. Однако, могут ли растения “слышать”, зависит от того, что вы подразумеваете под этим термином. “Если вы определяете слух как обнаружение вибраций в окружающей среде, распознавание различных видов вибраций и соответствующую реакцию, — говорит она, — тогда да, растения могут слышать”. Однако это не означает, что растения воспринимают услышанное так же, как это сделали бы мы.
А что касается того, обладают ли растения интеллектом в том смысле, в каком мы думаем о человеческом интеллекте, Аппель говорит, что мы просто не знаем. “Это тайны, которые мы пытаемся понять”. И все же, — утверждает она, — нам нужно разрешить это противоречие. А это означает, что нужно больше заниматься наукой.
<загрузка изображения="ленивая" расшифровка="асинхронная" width="338" height="450" src="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_Karban_in_the_field-338x450.jpg " alt="Мужчина в синей рубашке стоит на коленях посреди заросшего кустарником каменистого пейзажа с карандашом в руке и блокнотом на коленях. Позади - озеро и холм." class="wp-image-3146334" srcset="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_Karban_in_the_field-338x450.jpg 338 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_Karban_in_the_field-287x383.jpg 287 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_Karban_in_the_field-140x186.jpg 140 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_Karban_in_the_field-768x1024.jpg 768 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_Karban_in_the_field-435x580.jpg 435 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_Karban_in_the_field-582x776.jpg 582 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/2024/11/1030_plant_intelligence_Karban_in_the_field.jpg 1030 Вт" размеры="авто, (максимальная ширина: 338 пикселей) 100 Вт, 338 пикселей" />
Или, может быть, это не «вопрос, на который мы должны ответить», — возражает Карбан из Davis. “Многие люди в этой области недовольны, и им не нравится слово «интеллект». Мне все равно”, — говорит он. “Многое зависит только от слов”.
Слова иногда трудно поддаются определению, — соглашается Андре Кесслер. Он химик-эколог из Корнелльского университета в Итаке, штат Нью-Йорк. В статье, опубликованной в апреле прошлого года, он рассмотрел то, что он называет “гипотезой интеллекта растений”.
Трудно прийти к единому мнению о том, разумны ли растения, не определившись сначала с тем, что такое интеллект, говорит он. Он и Майкл Мюллер ссылаются на одну работу, в которой было найдено более 70 различных определений интеллекта. Они пишут, что было бы лучше сосредоточиться на том, что могут делать растения. Например, как они взаимодействуют с другими организмами? Как они реагируют на окружающую среду и адаптируются к ней? По словам Кесслера, с такой точки зрения растения в некотором роде следует считать разумными.
Как бы вы это ни описывали, ученые приходят к выводу, что растения гораздо более удивительны, чем кажется большинству людей. И чтобы удивить нас, им не обязательно быть похожими на нас.Взгляните на растение на вашем подоконнике или на дерево в вашем саду. Оно никогда не сможет сдать ваш экзамен по математике. Даже если вы будете шептать ему на ухо каждый день, оно не узнает вашего имени. Но когда дело доходит до того, что оно должно делать — что важно для него как для растения, — это замечательно. И все это оно делает без участия нервной системы.
В заключение Шульц из Хьюстона говорит: “Вам не нужен мозг, чтобы стать элегантным решением для жизни на Земле”.
