Rośliny, według Jacka C. Schultza, „są po prostu bardzo powolnymi zwierzętami”.
To nie jest niezrozumienie podstawowej biologii. Schultz jest profesorem na Wydziale Nauk o Roślinach Uniwersytetu Missouri w Kolumbii i spędził cztery dekady na badaniu interakcji między roślinami i owadami. Zna się na rzeczy.
Zamiast tego zwraca uwagę na powszechne postrzeganie naszych liściastych kuzynów, które jego zdaniem są zbyt często odrzucane jako część mebli. Rośliny walczą o terytorium, szukają pożywienia, unikają drapieżników i łapią zdobycz. Są tak samo żywe jak inne zwierzęta i – podobnie jak zwierzęta – zachowują się.
„Aby to zobaczyć, wystarczy nakręcić szybki film o rosnącej roślinie – wtedy zachowa się jak zwierzę, „zachwyca się Olivier Hamant, naukowiec zajmujący się roślinami z Uniwersytetu w Lyonie we Francji. Rzeczywiście, kamera poklatkowa ukazuje obcy świat zachowań roślin w całej okazałości, co może potwierdzić każdy, kto widział słynną sekwencję leśną z serii Life Davida Attenborough.
Te rośliny poruszają się z celu, co oznacza, że muszą być świadomi tego, co się wokół nich dzieje. „Aby prawidłowo reagować, rośliny potrzebują również wyrafinowanych czujników dostrojonych do różnych warunków” – mówi Schultz.
Więc jaki jest sens rośliny? , jeśli wierzyć Danielowi Chamovitzowi z Uniwersytetu w Tel Awiwie w Izraelu, nie różni się on tak bardzo od naszego, jak można by się spodziewać.
Kiedy Chamovitz postanowił napisać swoją książkę What a Plant Knows z 2012 roku, w której bada, w jaki sposób rośliny doświadczają świata w drodze najbardziej rygorystycznych i aktualnych badań naukowych – zrobił to z pewnym niepokojem.
„Byłem niezwykle ostrożny, jeśli chodzi o reakcję” – powiedział mówi.
Symfonia Beethovena nie ma większego znaczenia dla rośliny, ale podejście głodnego gąsienica to inna historia
Jego zmartwienie nie było bezpodstawne. Opisy w jego książce o roślinach, które widzą, wąchają, czują i rzeczywiście wiedzą, mają echo The Secret Life of Plants, popularnej książki opublikowanej w 1973 roku, która przemawiała do pokolenia wychowanego na sile kwitnienia, ale zawierała niewiele faktów .
Być może najtrwalszym twierdzeniem z wcześniejszej książki jest całkowicie zdyskredytowana idea, że rośliny pozytywnie reagują na dźwięk muzyki klasycznej.
Jednak badania percepcji roślin nadeszły od lat siedemdziesiątych XX wieku, aw ostatnich latach nastąpił wzrost badań nad zmysłami roślin. Motywacją do tej pracy nie było po prostu wykazanie, że „rośliny też mają uczucia”, ale zamiast tego pytanie, dlaczego i jak , roślina wyczuwa swoje otoczenie.
Wchodzą Heidi Appel i Rex Cocroft, współpracownicy Schultza z Missouri, którzy szukają prawdy o słyszeniu roślin.
„Główny wkład naszej pracy był powodem, dla którego dźwięk wpływa na rośliny ”- mówi Appel. A Beetho ven symphony ma niewielkie znaczenie dla rośliny, ale podejście głodnej gąsienicy to inna historia.
W swoich eksperymentach Appel i Cocroft odkryli, że nagrania odgłosów żucia wytwarzanych przez gąsienice spowodowały, że rośliny zalały ich liście z ochroną chemiczną zaprojektowaną do odpierania napastników. „Pokazaliśmy, że rośliny zareagowały na istotny ekologicznie„ dźwięk ”z ekologiczną reakcją” – mówi Cocroft.
Mamy nosy i uszy, ale co ma roślina?
Znaczenie ekologiczne jest kluczowe. Consuelo De Moraes ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii w Zurychu, wraz ze współpracownikami, wykazało, że oprócz słyszenia zbliżających się owadów, niektóre rośliny mogą je wąchać lub wyczuć lotne sygnały emitowane przez sąsiednie rośliny w odpowiedzi na nie. .
Co bardziej złowieszcze, w 2006 roku zademonstrowała, jak pasożytnicza roślina znana jako winorośl wącha węszy potencjalnego żywiciela. Następnie winorośl wije się w powietrzu, po czym owija się wokół nieszczęsnego żywiciela i wydobywa z niego składniki odżywcze.
Koncepcyjnie nic nie odróżnia ich od nas. Czują lub słyszą coś, a następnie zachowują się zgodnie z tym, tak jak my.
Ale oczywiście jest ważna różnica. „Nie wiemy, jak bardzo podobne są mechanizmy percepcji zapachów u roślin i zwierząt, ponieważ nie wiemy zbyt wiele o tych mechanizmach u roślin” – mówi De Moraes.
Mamy nosy i uszy , ale co ma roślina?
Brak oczywistych centrów bodźców sensorycznych utrudnia zrozumienie zmysłów rośliny. Nie zawsze tak jest – na przykład fotoreceptory, których rośliny używają do „widzenia”, są dość dobrze zbadane – ale z pewnością jest to obszar, który zasługuje na dalsze badania.
Ze swojej strony Appel i Cocroft ma nadzieję wytropić część lub części rośliny, które reagują na dźwięk.
Badacze zaczęli znajdować powtarzające się wzorce, które wskazują na głębokie podobieństwa ze zwierzętami
Prawdopodobnymi kandydatami są białka mechanoreceptorowe występujące we wszystkich komórkach roślinnych. Przekształcają one mikro-odkształcenia tego rodzaju, jakie mogą generować fale dźwiękowe, gdy omywają obiekt, na sygnały elektryczne lub chemiczne.
Badają, czy rośliny z uszkodzonymi mechanoreceptorami mogą nadal reagować na hałas owadów. Wydaje się, że w przypadku rośliny może nie być potrzeby stosowania czegoś tak uciążliwego jak ucho.
Inną umiejętnością, którą dzielimy z roślinami, jest propriocepcja: „szósty zmysł”, który umożliwia (niektórym) nam dotykanie pisać, żonglować i ogólnie wiedzieć, gdzie w przestrzeni znajdują się różne części naszego ciała.
Ponieważ jest to zmysł, który nie jest nieodłącznie związany z jednym organem u zwierząt, ale raczej opiera się na pętli sprzężenia zwrotnego między mechanoreceptorami w mięśnie i mózg, porównanie z roślinami jest lepsze. Chociaż szczegóły molekularne są nieco inne, rośliny mają również mechanoreceptory, które wykrywają zmiany w swoim otoczeniu i odpowiednio reagują.
„Ogólny pomysł jest taki sam” – mówi Hamant, który jest współautorem przeglądu z 2016 r. badania propriocepcji. „Jak dotąd wiemy, że w roślinach jest to bardziej związane z mikrotubulami, reagującymi na rozciąganie i deformację mechaniczną.”
W rzeczywistości badanie opublikowane w 2015 roku wydaje się wykazywać podobieństwa, które sięgają jeszcze głębszych , sugerując rolę aktyny – kluczowego składnika tkanki mięśniowej – w propriocepcji roślin. „Jest to mniej potwierdzone”, mówi Hamant, „ale istnieją dowody na to, że włókna aktyny są zaangażowane w tkankę; prawie jak mięśnie”.
Te odkrycia nie są wyjątkowe. W miarę postępu badań nad zmysłami roślin naukowcy zaczęli znajdować powtarzające się wzorce, które wskazują na głębokie podobieństwa ze zwierzętami.
Obecnie niektórzy naukowcy zajmujący się roślinami badają takie tradycyjne obszary inne niż rośliny, takie jak pamięć, uczenie się i rozwiązywanie problemów
W 2014 roku zespół z Uniwersytetu w Lozannie w Szwajcarii wykazał, że gdy gąsienica atakuje Rzodkiewnik wywołuje falę aktywności elektrycznej. Obecność sygnalizacji elektrycznej w roślinach nie jest nowym pomysłem – fizjolog John Burdon-Sanderson zaproponował ją jako mechanizm działania muchołówki już w 1874 roku – ale zaskakująca jest rola, jaką odgrywają cząsteczki zwane receptorami glutaminianu.
Glutaminian jest najważniejszym neuroprzekaźnikiem w naszym ośrodkowym układzie nerwowym i odgrywa dokładnie taką samą rolę w roślinach, z jedną istotną różnicą: rośliny nie mają układu nerwowego.
„Molekularne biologia i genomika mówią nam, że rośliny i zwierzęta składają się z zaskakująco ograniczonego zestawu molekularnych „cegiełek”, które są do siebie bardzo podobne ”- mówi Fatima Cvrčková, badaczka z Uniwersytetu Karola w Pradze w Czechach. Komunikacja elektryczna ewoluowała na dwa różne sposoby, za każdym razem wykorzystując zestaw bloków budulcowych, które przypuszczalnie poprzedzają rozłam między zwierzętami i roślinami około 1,5 miliarda lat temu.
„Ewolucja doprowadziła do pewnej liczby potencjalne mechanizmy komunikacji i chociaż można do tego dojść na różne sposoby, punkt końcowy jest nadal ten sam ”- mówi Chamovitz.
Uświadomienie sobie, że takie podobieństwa istnieją i że rośliny mają znacznie większe możliwości wyczucie ich świata, niż mogłoby to sugerować pozory, doprowadziło do kilku niezwykłych twierdzeń o „inteligencji roślin”, a nawet dało początek nowej dyscyplinie. Sygnalizacja elektryczna w roślinach była jednym z kluczowych czynników narodzin „neurobiologii roślinnej” (termin używany pomimo braku neuronów w roślinach), a obecnie naukowcy zajmujący się roślinami badają takie tradycyjnie nie roślinne obszary, jak pamięć, uczenie się i problem -rozwiązywanie.
Pomimo braku oczu rośliny takie jak Arabidopsis posiadają co najmniej 11 typów fotoreceptorów w porównaniu z naszymi marnymi czterema
Ten sposób myślenia doprowadził nawet szwajcarskich ustawodawców do ustanowienia wytycznych mających na celu ochronę „godności roślin” – cokolwiek to znaczy.
I chociaż wielu Uważajcie terminy takie jak „inteligencja roślin” i „neurobiologia roślin” za metaforyczne, wciąż spotykały się one z dużą krytyką, nie tylko ze strony Chamovitza. „Czy myślę, że rośliny są inteligentne? Myślę, że rośliny są złożone” – mówi. Mówi, że złożoność nie powinna być mylona z inteligencją.
Więc chociaż opisywanie roślin w kategoriach antropomorficznych jest użyteczne do przekazywania pomysłów, istnieją ograniczenia. Niebezpieczeństwo polega na tym, że skończymy postrzegać rośliny jako gorsze wersje zwierząt, co całkowicie mija się z celem.
„My, naukowcy zajmujący się roślinami, z przyjemnością mówimy o podobieństwach i różnicach między stylem życia roślin i zwierząt, przedstawiając wyniki badania roślin dla ogółu społeczeństwa ”, mówi Cvrčková.Uważa jednak, że poleganie na metaforach pochodzenia zwierzęcego przy opisywaniu roślin wiąże się z problemami.
„Chcesz tego uniknąć, chyba że jesteś zainteresowany (zwykle daremną) debatą na temat zdolności marchwi do odczuwania bólu kiedy gryziesz. ”
Rośliny są doskonale przystosowane do robienia dokładnie tego, co powinny. Mogą brakować im układu nerwowego, mózgu i innych cech, które kojarzymy ze złożonością, ale wyróżniają się w innych obszarach .
Jesteśmy bardziej podobni do roślin, niż byśmy chcieli.
Na przykład, pomimo braku oczu, rośliny takie jak Arabidopsis posiadają co najmniej 11 typów fotoreceptorów w porównaniu z naszymi nędznymi czterema. Oznacza to, że w pewnym sensie ich wzrok jest bardziej złożony niż nasz. Rośliny mają różne priorytety, a ich zmysły systemy odzwierciedlają to. Jak wskazuje Chamovitz w swojej książce: „światło dla rośliny to znacznie więcej niż sygnał; światło to pożywienie. ”
Tak więc, podczas gdy rośliny stają przed wieloma takimi samymi wyzwaniami jak zwierzęta, ich wymagania sensoryczne są w równym stopniu kształtowane przez to, co je wyróżnia.” Ukorzenienie roślin – fakt, że są one nieruchome – oznacza, że w rzeczywistości muszą być bardziej świadomi swojego środowiska niż ty lub ja ”- mówi Chamovitz.
Aby w pełni docenić sposób, w jaki rośliny postrzegają świat, ważne jest, aby naukowcy i szersza opinia publiczna docenili je za czym one są.
„Niebezpieczeństwo dla ludzi zajmujących się roślinami polega na tym, że porównując ze zwierzętami, możemy stracić wartość roślin” – mówi Hamant.
„Chciałbym postrzegają rośliny bardziej uznawane za niesamowite, interesujące, egzotyczne istoty, którymi są, „zgadza się Cvrčková”, a mniej jako zwykłe źródło pożywienia człowieka i biopaliw. „Takie podejście przyniesie korzyści wszystkim. Genetyka, elektrofizjologia i odkrycie transpozonów są tylko kilka przykładów dziedzin, które rozpoczęły się od badań nad roślinami i wszystkie okazały się rewelacyjne I odwrotnie, uświadomienie sobie, że mamy pewne cechy wspólne z roślinami, może być okazją do zaakceptowania tego, że jesteśmy bardziej podobni do roślin, niż chcielibyśmy myśleć, tak jak rośliny są bardziej podobne do zwierząt, niż zwykle zakładamy.
„Może jesteśmy bardziej mechanistyczni niż myślimy” – podsumowuje Chamovitz. Według niego podobieństwa powinny nas ostrzec o zaskakującej złożoności roślin i wspólnych czynnikach, które łączą całe życie na Ziemi.
„Wtedy możemy zacząć doceniać jedność w biologii”.
Dołącz do ponad sześciu milionów fanów BBC Earth, polubiąc nas na Facebooku lub obserwuj nas na Twitterze i Instagramie.
Jeśli podobała Ci się ta historia, zapisz się do cotygodniowego biuletynu bbc.com o nazwie „Jeśli W tym tygodniu przeczytasz tylko 6 rzeczy ”. Starannie dobrany zbiór artykułów z BBC Future, Earth, Culture, Capital, Travel and Automos, dostarczany do Twojej skrzynki odbiorczej w każdy piątek.