Кричат ли деревья, когда их рубят, плачет ли лук, оказавшись на разделочной доске и любят ли фиалки слушать Бетховена?
Когда в 1973 году вышла книга «Секретная жизнь растений», она произвела фурор среди поклонников эзотерики, сравнимый сегодня с книгой «Секрет»: многие приводили ее в пример и даже пытались пересматривать свое отношение к жизни. В 1979 году вышел одноименный документальный фильм с музыкой и песнями Стиви Уандера. В книге и фильме упоминались эксперименты с растениями с использованием детектора лжи, показывающие, что у растений есть эмоции, и они могут чувствовать боль и радость. Все эти драматичные опыты, были однако проведены небрежным и ненадлежащим образом, и ни один не был подтвержден повторными экспериментами в научных лабораториях. С тех пор прошло сорок лет, и что сегодня мы знаем о такой стороне жизни растений?
Сенсорное восприятие растений
Зрение. Хотя у растений, как мы знаем, нет глаз, они видят окружающий мир вокруг себя. Они постоянно отслеживают видимое пространство вокруг, они понимают, когда соседнее дерево начинает вырастать, заслоняя им свет. Фиалка «чувствует», когда вы переставляете горшок с одного места на другое. Они не видят мир так как видим его мы, у них нет мозга и нервной системы, чтобы интерпретировать свет в картинки, но они видят свет так, как мы себе и представить не можем. У растений есть фоторецепторы, и они улавливают свет в широком диапазоне. Тюльпаны в вазе различают, когда вы к ним подходите, и в каком платье – красном или синем, вы одеты.
Обоняние. У растений есть обонятельная система: они не только сами источают запахи, но и чувствует некоторые и реагируют на них. Так, если вы хотите, чтобы плод авокадо быстрее дозрел, его следует положить в темный пакет со спелым бананом. Древние египтяне, желая добиться спелости сорванных фиг, разламывали одну из кучки. В 1924 году Франк Денни обнаружил, что в этих случаях работает этилен, молекула, которую некоторые растения, например, лимон, чувствуют в ничтожных количествах (1 часть на 100 миллионов). Оказалась, что фрукты могут выделять этот запах и принимать его, и таким образом влиять друг на друга; если хотите, апельсины на дереве с помощью этилена договариваются о совместном созревании. Эта способность, вероятно, образовалась для того, чтобы фрукты могли созревать одновременно, и, когда надо, ускорять запаздывающих. Это дает равные возможности всем фруктам и деревьям по соседству распространить свои семена, когда животные или люди начнут их собирать и поедать.
Повилика (слева на фото) выглядит как очень тонкая лиана, обвивающая некоторые растения. Вы много раз могли видеть ее, обвитую вокруг ваших помидоров, ее любимого растения. Повилика – паразит, у нее нет листьев и хлорофилла, и выжить самостоятельно она не может, не присосавшись к другому растению. Эксперименты показали, что повилика очень хорошо чувствует запахи. Энтомолог Консуэла де Мораес из Университет Пенсильвании провела множество экспериментов с этим растением. Однажды она сделала «помидорные духи» — экстракт из стебля томатов. Смочив палочку с ваткой этими духами, и воткнув их в горшочек рядом с молодым ростком повиликой, она видела, как тот начинает двигаться в сторону помидорного запаха, игнорируя другие запахи вокруг. Она не прочь присосаться и к пшеничному ростку, но если есть рядом томаты, то все соки она будет сосать только он него. Недавно было обнаружено, что повилика следит за растением-хозяяином на молекулярном уровне (Выявлена новая форма коммуникации между растениями-паразитами и их жертвами).
Когда одно дерево атакуют гусеницы, в листьях соседних деревьев растет концентрация фенола и таннина, которые гусеницам совсем не нравятся. Ученые обнаружили это, проверив, что деревья-соседи не соединялись корнями и не касались ветками. Эти наблюдения были подтверждены экспериментальным образом, в контролируемых условиях в теплицах с саженцами тополя и клена. Выяснилось, что запах, выделяемый поврежденными листьями предназначается прежде всего для самого растения и его неповрежденных частей, а то, что этот запах чует соседнее растение – это просто «подслушивание».
Тактильные ощущения. Растения чувствуют прикосновения, и реагируют на них. Некоторые из растений – просто недотроги. Так, угловатый огурец чувствительнее кожи человека в 10 раз, и если его чуть коснуться, он тут же начинает обвиваться вокруг соседних объектов. Стыдливая мимоза (слева на фото) – троньте листочек, как он тут же закроется на несколько минут. Дурнишник обыкновенный или резуховидка, растения, которые легко можно встретить на лугах России, такие недотроги, что если касаться листочка каждый день на пару секунд, то листочек вскоре умрет.
Стоит насекомому сесть на Венерину мухоловку (слева на фото), как две половинки листа схлопываются менее чем за 100 миллисекунд. Реснички переплетаются и раскрыть лист изнутри становится невозможным даже для небольшого невезучего лягушонка. Тут же подается сок с энзимами, который начинает переваривать жертву. Ученые обнаружили волоски на внутренней поверхности листа, которые и подают сигнал на срабатывание. Чувствительность волосков весьма непростая: если листа касается капли дождя или крупная птичка, мухоловка не отреагирует. Чарльз Дарвин изучал Венерину мухоловку и считал ее одним из самых удивительных растений.
Оказалось, что у некоторых растений почти 2% генома (это очень много) ответственны за производство протеина, участвующего в поведении-реакции на прикосновения. Таким образом, для растений важно и возможно чувствовать ветер, дождь, касание живых существ, и реагировать на эти касания.
Коль скоро у растений были обнаружены механорецепторы, которые регистрируют механические движения, такие же рецепторы находятся и в ухе человека. Означает ли, что растения могут слышать?
Слух. Это вопрос не нов – еще Чарльз Дарвин пытался на него ответить, наблюдая, как реагирует мимоза на звуки фагота, на котором он мастерски играл. Он ожидал, что она будет сворачивать листочки, но ни этого, ни чего-то другого не происходило.
Почему-то именно влияние музыки на растения захватило воображение метафизически настроенных энтузиастов. Так, например, индейская дудочка и звуки природы ускоряли проращивание семян цуккини, в сравнении с семенами, прорастающими в полной тишине. Кроме музыки, семенам помогала и энергия, исходящая из рук одной исследовательницы. Ни одна другая лаборатория не смогла воспроизвести эти результаты. В 1959 году вышла книга «Влияние молитвы на растения», которая, как вы догадались, приводила примеры как бормотание над растением приводило к чудесным изменениям. Вдохновлённая примерами, Дороти Риталлак сама стала делать эксперименты, которые описала позже в книге «Звуки музыки и растения». Герань и кукуруза, фиалки и рододендроны, и многие другие растения выслушивали все жанры музыки, от Баха до Лед Зеппелин. Две песни, «Whole Lotta Love» и «Machine Gun» легендарной группы оказались самыми травмирующими для растений. Риталлак пошла дальше, утверждая, что такой же ущерб наносится и людям, которые слушают такую рок-музыку. Назвать ее опыты экспериментами можно только с очень большой натяжкой, но многим людям нужны сенсации и захватывающие дух перспективы, и им кажется, что наука ничего не понимает и не хочет понимать. В тоже самое время проводились и серьёзные эксперименты, пытающиеся повторить чудесные феномены. Например, произвело шум исследование в Индии, показавшее, что музыка ускорила рост ноготков. Пытаясь повторить, биологи в лаборатории заставляли ноготки слушать Моцарта, Дэйва Брубека и Битлз, и все безрезультатно.
Однажды исследователь по имени Питер Скотт проверял, как влияет на рост кукурузы музыка Meat Loaf и Моцарта, и обнаружил, что семена, которым подавали музыку, прорастали быстрее, чем без музыки! Причем кукурузе было все равно, что играло – рок или классика. Тут мы можем увидеть отличие науки от псевдонауки: вместо того, чтобы поспешить всем рассказать о чуде, исследователи стали проверять, в чем еще могла быть причина такого феномена. Оказалось, что динамики, сотрясаясь от басов, посылали нагретый воздух прямо на семена. Оставив музыку, но устранив этот фактор, ученые «загубили» чудо.
На сегодняшний день, наука не располагает ни одним доказательством, что растения как-то реагируют на музыку. Ученые не отрицают, что растений может быть какая-то реакция на звуки: дело в хорошем дизайне эксперимента, чтобы это подтвердить или опровергнуть. Ставить на это не стоит: похоже, слух, как способность быстро реагировать на изменения в окружающей среде и менять свое поведение, растениям не нужен. У них нет ног и слуха, а у нас нет листьев и пыльцы, и они и мы как-то обходимся без этого.
Шестое чувство. Не пугайтесь или не радуйтесь — речь идет всего лишь о проприоцепции, ощущении положения своего тела относительно других объектов. У растений это чувство присутствует: если положить горшок с саженцем набок, то мы увидим, как он постепенно начнет стремиться верх. Мастера выращивания миниатюрных деревьев бонсай начали использовать это в создании причудливых стволов и веток еще сотни лет назад. Растения чувствуют как гравитацию, так и соседей.
Память. Поведение Венериной мухоловки показывает, что когда один волосок на поверхности листа регистрируют касание, эта информация должна храниться какое-то время, до тех пор, пока от другого волоска не придет подтверждение касания, означающего движения объекта, и только тогда ловушка захлопывается.
Механизм работы ловушки волновал ученых с тех пор, когда биолог Джон Бардон-Сандерсон изучил физиологию мухоловки в 1882 году. Сто лет спустя ответ был найден: Дитер Ходик и Андреас Сиверс из Боннского Университета показали, что касание вызывает рост электрического потенциала, приводящего к накоплению кальция до определённого порога. Как только порог превышается, ловушка срабатывает. Такая электрическая схема схожа с сигналами в нейронах человеческого мозга. Когда Алесандр Волков из Университета Оквуд в Алабаме вводил мухоловке компоненты, блокирующие ионные каналы калия в человеческих нейронах, ее ловушка не срабатывала, независимо от любых касаний.
Растения и другие
Есть множество примеров, как растения манипулируют животными и насекомыми. Так, например, цветок австралийской орхидеи, Chiloglottis trapeziformis, выделяет молекулы (Franke et al., 2009), копии феромонов, выделяемых самкой осы Neozeleboria cryptoides. Охваченный страстью самец летит к цветку орхидее и пытается вступить с ним в сексуальные отношения, пачкается в пыльце, потом улетает, чтобы тут же попробовать это с другим цветком. В результате орхидея опылена, а самец остается доволен, даже если его терзают смутные сомнения.
Cаррацении – вид плотоядных растений, завлекающее насекомых запахом разлагающегося мяса. Стоит мухе или осе поинтересоваться запахом и сесть на хитроумно устроенные лепестки, как дороги назад уже нет – внизу ее поджидают склизкая масса с энзимами, которые переварят ее и утолят голод растения на какое-то время. Немного иначе, но так же смертельно для насекомых ведут себя росянка и уже знакомая нам Венерина мухоловка.
Кошачий котовник (кошачья мята, Nepeta cataria) (на фото слева) так любим нашими котиками, потому что содержит непеталактон, молекулу которая мимикрирует феромон, выделяемый кошками в периоды ухаживаний. Это невероятный афродизиак для кошек. Валериана действует похоже, только используя другую молекулу, актинидин, которая также похожа на феромон кошек. Случайность ли это, что у растений есть то, что нужно другим, тем, которые могут помочь ему выжить?
За открытие кофе стоит поставить памятник козам – в десятом веке абиссинские пастухи заметили, что некоторые из коз становились слишком прыгучими и резвыми, отведав этих ярко-красных ягод. В Перу есть легенда о том как пума открыла хинин: индейцы обратили внимание, что больной хищник поправлял здоровье, поедая кору хинного дерева.
Растения, которые не хотят, чтобы их ели, часто делают свои плоды горькими; другие, стремящиеся к распространению – наоборот, делают и цветы красивыми, а плоды — привлекательными, вкусными и полезными. Многие растения были одомашнены человеком уже десятки тысяч лет, давая нам необходимое, и получая заботу и уход взамен.
Цветы – одна из самых красивых загадок. Множество экспериментов показало, что у нормального человека просто вид цветов, даже на фотографии, вызывает рост позитивных эмоций и улучшение работы организма, пусть незначительное и кратковременное. Возможно быть безразличным к цветам, но это очень маловероятно. Отсутствие эмоций к цветам – либо признак детства, либо отсутствия внимания, либо депрессии.
С одной стороны, какая практическая польза от цветов для украшения? С другой стороны, рынок цветов составляет десятки миллиардов долларов в мире. Любовь к цветам универсальна, во всех культурах, за любопытным исключением большей части Африки. В Африке (кроме северной ее части) не выращивают массово цветы сами по себе, а любой к ним интерес – утилитарный, как к предвестникам плодов. Сложилось так, вероятно, в виду экологических условий (в саване цветы скоромные, и отцветают быстро), и экономических – сначала надо поесть, а потом уж любоваться цветочками, а африканцы все никак не могут справиться полностью с первой задачей. Однако стоит жизни наладиться, как и африканцы начинают тянуться к цветам, сажают их, покупают и дарят.
Эволюционная биология и психология предполагают, что наша любовь к цветам объясняется тем, что они – точный предсказатель будущей еды. Быстрое распознавание фруктов – преимущество для выживания, а тот, кто разбирается в цветах, может поспеть к съедобным плодам первым. Те, кто научился распознавать и отмечать цветы, где, когда и что именно образуется после цветения, получали лучшие шансы выживания. Иначе говоря, мы живете здесь и сейчас, в том числе и потому, что наши далекие предки разбирались в цветах.
Те цветы, которые мы можем видеть сегодня, являются победителями гонки выживания и размножения. Они смогли быть привлекательными для насекомых, которые их опыляют, или для человека. Некоторые цветы достигли поистине привилегированных высот, как, например, розы и тюльпаны.
Тюльпаны сыграли (и, может быть, продолжают играть) незабываемую роль в истории человечества: ни один цветок не культировали так, как его, и не один не принес столько счастья и бед. Султана Ахмеда III, правящего с 1703 по 1730 год, в период, названный эрой тюльпанов, свергли, в том числе, из-за его расточительного для казны увлечения этими цветами – он импортировал луковицы миллионами из Голландии.
Сегодня тюльпаны дешевы и доступны, и нам невозможно представить, как их воспринимали лет 300 назад. Слева на фото — тюльпан Semper Augustus, который в 17 веке стоил 10,000 гульденов за луковицу. Представьте, что луковица тюльпана – это Порш или квартира в Москве. Во Франции в 1608 году мельник поменял мельницу на одну луковицу тюльпана. «Тюльпановый пузырь» в Голландии в 1635-1637 годах продемонстрировал иррациональное поведение людей, когда за месяц цена одной луковицы вырастала в 10 раз, когда люди продавали дома, брали кредиты и покупали будущие цветы на бумаге, и в итоге обогащались или разорялись. К этому постепенно привело начавшееся скромно желание голландцев в условиях серых красок окружающего мира иметь хоть что-то яркое у себя в крохотном садике под окнами.
Мы и растения
В 2005 году родилась новая наука, нейробиология растений, предмет изучения которой – информационные сети растений. Ученые, которые решили работать в этом направлении, понимают ироничность названия, но, тем не менее, хотят исследовать сходство некоторых механизмов с процессами в человеческом мозге, например, работу памяти растений.
В 2008 году в Швейцарии учредили этический комитет для защиты достоинства живых существ, включая растения. В документах, принятых комитетом, есть тезисы о том, что вред не должен наноситься живым существам, даже если у них нет сознания. Просто допустив, что растения могут испытывать чувства, авторы приходят к принципам, что морально недопустимо срывать дикие цветы без оправданной нужды, или что растения не могут принадлежать кому-то на правах собственности, и т.д. Это, в целом, неплохой шаг для напоминания, что мы — часть одного мира, вместе с другими его жителями, нашими генетическими родственниками – не только с шимпанзе, мышами и мухами, но фиалками, тюльпанами и березами.
Растения воспринимают мир вокруг них. Свет для растений очень важен, и они его видят, в самом широком спектре, но отлично от нас. Растения чувствуют прикосновения, издают и принимают некоторые запахи, и таким образом могут «общаться» друг с другом. У растений есть память, но нет слуха. Они ощущают себя в пространстве и чувствуя гравитацию. Мы для них – всего лишь одни из объектов, с которыми им довелось жить рядом. У растений нет нервной системы и мозга, и они определённо не чувствуют ни боли, ни печали, ни радости. Смело режьте огурцы и помидоры, шинкуйте лук и зелень. Те растения, которые мы едим, приспособились к нам именно таким образом и получают от этого только пользу. Кофе или какао и не мечтали стать одними из королей растительного мира, но так получилось, к обоюдному удовольствию, что их плоды пришлись нам по душе.
Когда вы в следующий раз будете рядом с растением, коснитесь его листочка и будьте уверены — оно вас «увидело», почувствовало и запомнило это касание.
Chamovitz, D. (2012). What a plant knows: a field guide to the senses (1st ed.). New York: Scientific American/Farrar, Straus and Giroux.
Franke, S., Ibarra, F., Schulz, C. M., Twele, R., Poldy, J., Barrow, R. A., Peakall, R., Schiestl, F. P., & Francke, W. (2009). The discovery of 2,5-dialkylcyclohexan-1,3-diones as a new class of natural products. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106(22), 8877-8882.
Loehr, F. (1959). The power of prayer on plants (1st ed.). Garden, City, N.Y.,: Doubleday.
Pollan, M. (2001). The botany of desire: a plant’s eye view of the world (1st ed.). New York: Random House.
Retallack, D. L. (1973). The sound of music and plants. Santa Monica, Calif.,: DeVorss.
Tompkins, P., & Bird, C. (1973). The secret life of plants (1st ed.). New York,: Harper & Row.
Швейцарский комитет по этике — ссылка.
Картинка в начале статьи – из Tacuinum Sanitatis, средневековой книги. Ссылка.