Co se stane, když promluvíte s rostlinou?

Víte, co je rostlinná neurobiologie? Pro nezasvěceného se jeho popis může zdát překvapivý – je to věda, která studuje komunikační systém rostlin, jejich smyslové systémy a „chování“. Neurovědci říkají, že rostliny mohou slyšet, cítit, komunikovat a téměř vidět, stejně jako manipulovat s jinými rostlinami a dokonce i se zvířaty. Tato neobvyklá tvrzení jsou založena na experimentech prováděných v laboratořích po celém světě, desetiletích práce a publikacích ve seriózních vědeckých publikacích. Nedávno do Moskvy přijel zakladatel rostlinné neurobiologie, italský profesor Stefano Mancuso. Přednášel v rámci Filosofického klubu ve Winzavodu a zodpověděl několik našich otázek.

Profesor Stefano Mancuso z Florentské univerzity je zakladatelem a popularizátorem oboru rostlinná neurobiologie. Italské noviny Republika a americký časopis The New Yorker zařadil jeho jméno na seznamy předních vědců, kteří mění svět. V roce 2015 tým vedený Mancusem obdržel cenu EXPO Milano za inovativní nápady v agrobyznysu za projekt „Medúza Barge“, velký plovoucí dům ve tvaru medúzy, ve kterém mohou rostliny růst bez půdy, sladké vody nebo hnojiva. pomocí solární energie. Mancuso je autorem několika bestsellerů, včetně Brilliant Green: Sensuality and Intelligence in the Plant World (2013) a The Plant Revolution: How Plants Invented Our Future (2017).

Mancuso začíná své přednášky zmínkou o Noemově arše, kde se shromáždil „od každého tvora pár“ – to platilo pro zvířata a ptáky, připomíná profesor, ale ne pro rostliny. Obecně říká, že rostlinám byla vždy věnována nedostatečná pozornost, a to jak ze strany starověkých vědců a filozofů, tak i v naší době. Mancuso navrhuje přehodnotit postavení rostlin a opustit antropocentrický obraz světa, aby rozšířil koncepty racionality a vědomí, které podle jeho názoru rostliny mají, ale které by měly být studovány, přičemž se opustí obvyklé výklady těchto pojmů.

Rostliny jsou schopny vnímat nejméně dvě desítky různých faktorů prostředí, včetně změn gravitace, světla a chemického složení vzduchu, vody a půdy. Mohou také „slyšet“ určité zvuky a měnit své chování v závislosti na těchto faktorech. Mancuso tvrdí, že rostliny mají určitý druh inteligence, i když ne v obvyklém smyslu tohoto slova. V některých experimentech, o kterých mluví, rostliny doslova „předpovídají budoucnost“. Jejich systém komunikačních signálů je jakýmsi alternativním internetem pokrývajícím celou planetu.

Inteligence je schopnost řešit problémy, říká Mancuso.

Když mluvíme o velkých organismech, jsme zvyklí na zvířata. Každý například ví, že největším zvířetem na Zemi je modrá velryba. Ale ve skutečnosti je sekvoj stokrát větší než velryba. Pokud zhodnotíme biomasu planety, rostliny zabírají podle různých odhadů od 80 do 97 procent. Když se podíváme na strom života, darwinovský nebo jakýkoli modernější, vidíme, že rostliny jsou také mnohem starodávnější organismy než zvířata. Například kvetoucí rostliny vznikly dříve než savci.

Když se snažíme porozumět fungování těla a jeho reakcím na vnější vlivy, obvykle věnujeme pozornost jeho orgánům. Ale rostlina nemá párové nebo jednotlivé orgány, jako jsou oči nebo plíce. Proto jsou v určitém smyslu lépe chráněni – po ztrátě obou očí je zvíře zbaveno schopnosti vidět a adekvátně reagovat na vnější prostředí a v rostlině jsou všechny „orgány“ zastoupeny v množném čísle. Může ztratit až 90 procent celého těla a přesto přežít. Pokud by rostliny, které se stěží mohou pohybovat, měly stejné „slabé stránky“ jako zvířata, pak by pro ně každá housenka představovala vážné nebezpečí.

Pohyb

Jsme zvyklí si myslet, že rostliny jsou nehybné, ale není to tak úplně pravda. Za prvé, rostliny samozřejmě rostou. Zajímavé je, že v roce 1898, kdy byla kinematografie teprve v plenkách, řídil německý botanik Wilhelm Pfeiffer časosběrné sériové filmy zaznamenávající růst rostlin a tyto „filmy“ existují dodnes.

Za druhé, rostliny jsou schopny měnit svou polohu v prostoru a tvaru a v některých případech na to ani nevynakládají vlastní energii. Například šišky nahosemenných jsou navrženy tak, že se otevírají, když uschne. Tato technologie se používá při vývoji střech stadionů. Pampeliška se také otevírá „střídmě“. Zároveň dělá 15 různých druhů pohybu, ale všechny vznikají spontánně.

„Tématem mé disertační práce bylo studium pohybu kořenů – jak přesně se vyhýbají překážkám. Zdá se to jako jednoduchý proces, ale ve skutečnosti je neuvěřitelně složitý. Když jsem to začal dělat, věda věřila, že kořeny se nejprve „dotknou“ překážek a poté změní směr růstu. Pozoroval jsem úplně opačný obrázek: za prvé kořeny obcházejí překážky předem, aniž by se jich vůbec dotýkaly, a za druhé si vždy volí nejkratší a nejoptimálnější dráhu růstu, čímž prokazují jakousi „inteligenci“. To bylo moje první znamení, že rostlina je mnohem složitější organismus, než se zdálo.

Z odpovědí Stefana Mancusa na otázky N+1

Semena některých rostlin, např. Erodium achicutarium, jako by „tancovali“ po zemi a hledali místo, kde by mohli zapustit kořen, a tento tanec vypadá jako smysluplné hledání, ačkoli semínko na to nevynakládá žádnou vlastní energii. Podobné mechanické vlastnosti struktury skořápky a dalších struktur semen se vědci snaží využít při vývoji zařízení pro vesmírné programy.

Rostliny mají také aktivní typy pohybů. Známá dravá mucholapka Venuše je schopna uzavřít a strávit hmyz a dokonce i slimáky. Ale méně exotické procesy, jako je otevření květiny, jsou také pohyb, i když to nevidíme, protože pro nás se to děje velmi pomalu.

Existuje také více neočekávaných typů pohybů rostlin. Zdá se například, že mladé rostoucí rostliny luskovin si spolu „hrají“, roztahují výhonky a listy na všechny strany a neustále je tlačí. Ačkoli se zde slovo „hraje“ zdá nevhodné, svým způsobem je to správná definice – stejně jako malá zvířata potřebují hru, aby se naučila komunikovat se světem, tak rostliny potřebují chápat své postavení v populaci a navazovat spojení se světem. navzájem. Taková spojení mohou být kritická – pokud zasadíte malou slunečnici mezi dospělé slunečnice, které spolu dlouho rostou, s největší pravděpodobností uhyne, protože se nebude moci vejít do systému jejich spojení.

“Sluch a hlas”

Každá špička kořene rostliny je schopna přijmout nejméně 20 různých typů vlivu. Kořeny jsou citlivé na patogeny, chemikálie, elektrické impulsy, hladinu kyslíku a soli, světlo, teplotu a tak dále. Charles Darwin věřil, že špičky kořenů jsou jakýmsi „mozkem“ rostliny.

Kořeny navíc mohou vydávat zvuky samy. Pokud se je pokusíte vyjádřit slovy, vypadají jako velmi tiché cvakání, které lidské ucho přirozeně neslyší. Podle vědců za to může schopnost kořenů echolokace – pomocí těchto zvuků mohou podobně jako netopýři ve vzduchu určovat svou vzájemnou polohu a také další překážky ve vesmíru.

Od pradávna se lidé pokoušeli přivolávat svou úrodu pomocí hlasu a hudebních nástrojů. Dokonce i princ Charles mluví s rostlinami, aby lépe rostly. Ale rostliny jsou naprosto neschopné rozlišovat hlasy nebo hudbu. Jsou ale schopni vnímat některé frekvence vibrací vzduchu. Tento jev se nazývá „fonotropismus“. Kořeny vnímají frekvence kolem 200 hertzů a začínají k tomuto zvuku růst. Tyto frekvence odpovídají zvuku vody a kořeny tak pravděpodobně směřují k jejímu zdroji. To znamená, že můžeme říci, že rostlinám se lépe hraje na baskytaru než na housle.

Z odpovědí Stefana Mancusa na otázky N+1

“Vidění”

V poslední době se vědci začali zajímat o další, zcela nečekanou schopnost rostlin – dokonce o ní začali mluvit jako o své schopnosti „vidět“. Chilští botanici našli tuto schopnost v přilnavé révě. Trifoliolátová tryska. Liána se přichytí k různým stromům a napodobuje je s vysokou přesností. Rostoucí na nový strom začíná kopírovat své listy a ukazuje se, že v různých částech stejné révy se jeho listy za prvé ukáží jako zcela odlišné a za druhé opakují tvar listů každého z nich. jejich „podpor“.

Napodobujte listy vinné révy Trifoliolátová tryska Dopadá to jinak – někdy velmi dobře, někdy ne tak dobře, ale zjevně se snaží najít svůj vlastní přístup ke každému stromu. Jak poznají tvar každého dalšího listu, na který narazí? A jak jim tato znalost umožňuje měnit tvar vlastních listů? Jeden student během experimentu představil liánu s plastickou rostlinou vyrobenou v Číně, jejíž tvar listů byl zcela nepřirozený. Liana tyto listy také zkopírovala, a to je obzvláště překvapivé, vezmeme-li v úvahu, že zde nebyla řeč o žádné chemické nebo fyziologické analýze.

Skutečnost, že rostliny údajně mají nějaké „oči“, byla řečeno již v roce 1905. Poté německý botanik Gottlieb Haberlandt, jeden z prvních vědců, kteří navrhli klasifikaci rostlinných tkání, řekl, že rostliny mohou údajně vnímat obrazy pomocí epidermis. Fyziolog Francis Darwin, Charlesův syn, jeho výzkum podpořil, ale toto téma nebylo dále rozvíjeno.

To k tomuto tématu říká Felix Fedorovič Litvin, biofyzik a doktor biologických věd. Rostliny pomocí fytochromových systémů (fytochrom je rostlinný pigment v buňkách) jsou schopny analyzovat své prostředí se zaměřením na stíny a světlo dopadající na jejich vlastní výhonky. Listy například na stromech rostou tak, že horní neblokují světlo spodních – tomu se říká listová mozaika. Navíc, když se mezi stromy z nějakého důvodu vytvoří mezera, listy v této mezeře rychle začnou růst a zabírají ji celou (jako by prostor „viděly“). Rostlina tak pokryje maximum plochy, aby absorbovala světlo, a zároveň ztmaví to, co je pod ní, takže jiné rostliny zde nemohou využívat sluneční energii a přerůstat je (stejný distribuční systém se mimochodem nachází také u některých korálů díky jejich symbióze s řasami). Lze si představit, že réva také reaguje na světlo a stín z listů jiných stromů a tvar jejích listů je dán takovými „otisky“. Proto to někdy dělá hůř, někdy lépe – záleží na tom, jak zřetelně na ni padají stíny.

Pocit prostoru

Jedním z velkolepých experimentů při analýze smyslu pro prostor u organismů, které nejsou živočichy, byla práce s plísněmi slizničními, které se nejen umí pohybovat v labyrintech, ale také staví optimální transportní systémy, které zcela napodobují (pouze v malém měřítku, samozřejmě) silniční systém v Tokiu, Itálii, Holandsku nebo Číně. Někdy houba vytyčila ještě optimálnější cesty mezi klíčovými body.

Rostliny si také umějí vybrat ty nejoptimálnější cesty a vhodné cíle – například cuscuta, parazitická rostlina, která se potřebuje k někomu připoutat, si vždy mezi dvěma rostlinami vybere rajče, kterých se ještě ani nedotkla. Chová se, jako by dopředu věděl, co a kde kolem něj roste.

Zdá se, že luštěniny rostoucí v laboratoři také předem vědí, jakým způsobem pěstovat, aby splnily podporu. Z kterékoli strany jejich květináče umístíte hůl, na kterou se potřebují přichytit, nejprve pootočením svého výhonku na všechny strany (to je dobře vidět zejména při zrychleném natáčení) rychle začnou cíleně růst k opoře. Zajímavé je, že když dvě rostliny soutěží o podporu a jedna uspěje jako první, druhá to okamžitě „vzdá“ a začne růst opačným směrem. Ukazuje se, že luštěnina si je vědoma všeho, co se kolem děje.

„Chování rostlin je třeba odlišit od chování zvířat – je založeno na principech jednání jinak organizované živé bytosti. Ale také je mezi nimi něco společného. Podívejte se například na soutěž rostlin. Můžete si vzít dva stejné květináče a zasadit do jednoho dvě fazole stejného druhu a do druhého dvě fazole různých typů a starat se o ně úplně stejným způsobem. Brzy objevíte dva zcela odlišné obrázky. V prvním květináči rostliny porostou, ale ve druhém budou velmi malé a nedostatečně vyvinuté. Když se ale podíváte na jejich kořenový systém, uvidíte, že ve druhém květináči je obrovský – protože rostliny vynaložily veškerou svou energii na to, že převzaly území pod zemí a bojovaly mezi sebou. V prvním květináči budou kořeny normální, nebudou si konkurovat. Zvířata jednají podobným způsobem, vytlačují jiné druhy, ale používají k tomu jiné metody.

Rostliny jsou v mnoha ohledech mnohem citlivější organismy než zvířata, i když to může znít paradoxně. Zvířata mohou utéct, pokud cítí nebezpečí, jako je kouř v lese. Rostliny nemohou uniknout, proto, aby se lépe přizpůsobily prostředí a předvídaly maximální potíže, vyvinuly mnohem vyvinutější citlivost, která jim umožňuje předvídat vše předem. Dalo by se říci, že mají téměř všechny typy receptorů. Vědci například dosud nenašli člověku známé termoreceptory, ale rostliny mohou reagovat na teplotu. Jen ještě nevíme jak, ale jsou schopni vnímat sebemenší změny teploty a změnit svou fyziologii.”

Z odpovědí Stefana Mancusa na otázky N+1

“Chuť a vůně”

Kořeny některých rostlin dokážou s vysokou přesností analyzovat půdu kolem sebe a po návratu k tématu labyrintů dokážou překážky nejen předem obcházet, aniž by se jich dotýkaly, ale také růst směrem k užitečným látkám a vyhýbat se škodlivým, znovu, aniž byste měli čas se jich dotknout. Natáčení ukazuje, že některé kořeny téže rostliny se chovají „hloupě“ a rostou na nesprávném místě, ale drtivá většina si cestu razí optimálním způsobem.

“Nervový systém”

Dříve lidé věřili, že v rostlinách nejsou žádné elektrické impulsy. Experimenty v posledních letech však tuto hypotézu vyvrátily. V těle rostlin se neustále vyskytují slabé elektrické impulsy, podobné těm v nervovém systému. V rychlém pohybu vypadají elektrické impulsy kořenového systému rýže jako nejsložitější práce neuronů v mozku.

Pohyb kořenů může být velmi synchronizovaný. Všichni dokážou měnit směr zároveň jako ryby v hejnu, kopírujíce ty nejmenší změny rytmu. Ukazuje se, že kořeny si vyměňují informace a v závislosti na nich mění své „chování“.

Forest z Avatara

Ještě zajímavější (a dokonce připomíná sci-fi) je, že rostliny si mezi sebou vyměňují podobné impulsy. Nedávné studie tedy ukázaly, že se zdá, že všechny stromy v lese na sebe vzájemně působí a jsou v nějakém neustálém spojení.

Na příkladu kanadského lesa bylo ukázáno, jak stromy předávaly vodu a živiny svému společníkovi, kterému chyběly zdroje. Mancuso takové systémy vtipně nazývá „Wood-wide web“.

„Závody jsou bezkonkurenčními odborníky na návrh sítí. Zde je vhodné použít jako příklad internet. Napsal jsem o tom poměrně dost v knihách, ale pokusím se to shrnout ve zkratce: od rostlin se můžeme hodně naučit, co potřebujeme k optimalizaci našich sítí. Patří sem také schopnost „předpovídat budoucnost“, která je založena na schopnosti přijímat informace z jiných rostlin. Svět rostlin je síť podobná internetu nebo řekněme nervové soustavě, ale s úplně jinými principy. A tento systém je bezprecedentní. Navíc až donedávna nebyl tento aspekt života rostlin vůbec studován. Rád uvádím příklad Wikipedie neboli systému kryptoměn, který je decentralizovaný jako rostliny, a tedy svým způsobem neporazitelný.

Pokud v rostlině způsobíte stres, okamžitě o tom předá informaci svým sousedům a ti všichni zvýší svou odolnost vůči určitým dráždidlům. Nenavyšuje se v nich neustále, protože by to bylo energeticky příliš nerentabilní. Potřebují přesně vědět, kdy se proti něčemu bránit. Toho lze využít v zemědělství. Přestanete-li zalévat jednu rostlinu, můžete ostatní učinit odolnějšími vůči ztrátě vlhkosti, protože je bude informovat o blížících se změnách. A nemusíte používat žádné speciální chemikálie nebo jiné přípravky, stačí použít vlastní nástroje rostlin.“

Z odpovědí Stefana Mancusa na otázky N+1

Kontrola nad ostatními královstvími

Kromě toho, že zástupci jiných království mohou být pro rostliny nebezpeční, jsou pro ně také nezbytní. Každý ví, že hmyz je opylovačem mnoha druhů kvetoucích rostlin. Aby rostliny přilákaly hmyz, jdou někdy do úžasných délek. Některé orchideje například mimořádně úspěšně napodobují samice opylovačů, takže samci se s nimi snaží pářit a dostávají na tělo „roh“, pomocí kterého orchidej šíří svůj pyl. Zajímavé je, že samotným samcům se rostliny někdy líbí více než samičkám a samice zůstávají neoplodněné. V důsledku toho je partenogeneze u takových opylovačů běžná.

Existují však zajímavější případy mimikry – například myrmekofilie. Tento široký pojem znamená úzkou interakci s mravenci a je charakteristický pro širokou škálu živých tvorů. V přírodě je mnoho mravenců a některé rostliny využívají jejich „služeb“. K tomu, říká Mancuso ve své přednášce, některé druhy akácií například poskytují mravencům domov, jídlo a pití. Zároveň produkují mnohem více nektaru, než potřebují – Darwin by to označil za nepřípustné plýtvání. Mravenci však pijící nektar chrání rostlinu před dalším hmyzem a dokonce i před jinými rostlinami – jakmile se větev přiblíží, okamžitě ji odříznou, aby nerušila fotosyntézu akátu.

Ukázalo se, že takoví mravenci se nedají zlákat chlebem a dokonce ani cukrem – jednoduše je shodí z listí jako odpadky. Ukázalo se, že akátový nektar obsahuje jakousi „drogu“, kterou manipuluje se svými nájemníky. Navíc mění hladinu drogy v nektaru v závislosti na okolnostech a různými způsoby řídí chování mravenců v různých životních fázích. Podobně některé jiné rostliny přidávají kofein do svého nektaru, pokud je mají opylovači rádi, a zcela jej odebírají, pokud opylovači neplní svou práci.

Ukazuje se, že rostliny, i když jsou prakticky nehybnými subjekty bez nervové soustavy a smyslových orgánů, které jsou známé lidem, jsou schopny vysoce efektivně analyzovat řadu parametrů prostředí, stejně jako na ně reagovat, komunikovat s ostatními jedinci a dokonce ovládat ostatní. druhy živých organismů. Vzhledem k tomu, co bylo řečeno na začátku o absolutní dominanci rostlinné biomasy na planetě, mimovolně přemýšlíte o tom, kdo by se vlastně na Zemi měl nazývat vlastníkem (pak si však vzpomenete na bakterie a viry a vzdáte se pokusů o uspořádání soutěže) .