Фолькер Арцт - Умные растения

• Название: Умные растения
• Автор: Фолькер Арцт
• Издательство: Ломоносовъ
• Жанр: Природа и животные
• Год: 2011
• ISBN: 978-5-91678-094-9

Как они заманивают и обманывают, защищаются и помогают друг другу.

Обычно мы не задумываемся об этом, однако растения вынуждены ежедневно решать чисто человеческие проблемы. Им нужно хорошо питаться, чтобы расти, защищаться от агрессоров и конкурентов, чтобы выживать, искать партнера, чтобы продолжить род, и в конце концов — заботиться о потомстве. Но как же растения, не обладающие ни мозгом, ни нервами, ни мышечной силой справляются с такими сложными задачами? Новейшие открытия демонстрируют, что у растений есть и аналог нервной системы, и своя мускулатура, и даже… нечто вроде мозга! В книге немецкого физика, писателя и телеведущего Фолькера Арцта впервые, причем наглядно и увлекательно рассказывается о том, как цветы, травы, кусты и деревья «придумывают» все новые решения своих повседневных проблем.

---

Однако, вспомнив все предыдущие уловки растений, мы очень удивились бы, если бы обнаружили, что слабость одного из них — в корнях. В тех самых корнях, которые жизненно необходимы для всего растительного организма. Наверное, их можно считать головой растения. На первый взгляд это утверждение кажется несколько противоречивым — в качестве «разноцветных головок» мы обычно представляем себе именно цветки. Но еще Чарлз Дарвин предложил перевернуть картинку. Верхушка корня — это голова растения, напоминающая мозг беспозвоночных. И действительно, верхушка корня исследует свое окружение на предмет наличия влаги и минеральных веществ, она распознает препятствия, ощущает свет и силу тяжести. На основе этих разнообразных данных она определяет, как быстро и куда нужно расти, извиваться или вытягиваться. Вопрос о том, можно ли на этом основании говорить о «корневом мозге», как это делают некоторые ученые, пока остается нерешенным, но без множества расчетных действий корни никогда не смогли бы столь успешно ориентироваться и передвигаться в почве.

Следует исходить из того, что растения всеми средствами защищают свой ценнейший орган — в этом абсолютно уверен профессор Тед Терлингс из Нёвшательского университета (Швейцария). Он доказал, что кукуруза рассылает ароматные сигналы так же, как и дикий табак, когда его листья кто-то пожирает. Разве уничтожение корней не может повлечь за собой подобные «крики»?

Университет располагается в красивом современном здании, возвышающемся над Нёвшательским озером, а строение, где работают с опасными организмами, выполнено прямо-таки в футуристическом стиле. Здесь Тед Терлингс держит своих кукурузных корневых жуков под надежной охраной. И здесь же хочет продемонстрировать, что им не так-то просто продырявливать подземную часть кукурузы. Потому что корни этого растения тоже умеют посылать сигналы бедствия. На их «зов» спешит целая армия крошечных хищников — малюсеньких круглых червей-нематод, которые в больших количествах обитают в пахотной земле.

На столе лаборатории выстроена своего рода полоса препятствий. В центре находится стакан с землей. Это — миниатюрная пашня с тысячами нематод. От нее, словно лучи, отходят шесть рукавов — они тоже наполнены землей, и из них можно снова попасть в центральный стакан с пахотной почвой.

Нематоды могут выбрать один из шести путей, войти в любой из шести рукавов, то есть, извиваясь, пробраться по влажной почве. Заканчиваются эти дороги по-разному: три рукава приводят в сосуды с землей, а другие три — в сосуды с кукурузой, при этом одно из растений намеренно заражено личинками.

Что же, начнем. Куда направятся нематоды, если они вообще отважатся на путешествие? Снаружи ничего не видно, все происходит в земле. Но через сутки червячки, все как один, — на пути к пораженному растению, а некоторые уже добрались туда. Единственное объяснение: нематоды последовали на активный призыв, посылаемый корнями, потому что во всех остальных контрольных рукавах червей практически нет.

Тед Терлингс даже сумел расшифровать этот сигнальный код: после нападения личинок корни кукурузы выделяют газ, называемый «бета-кариофиллен». Он проходит под землей, находя нематод, а они, похоже, считают его привлекательным. Червячки, извиваясь, двигаются на встречу запаху. И будут за это вознаграждены. В корневой системе эти организмы обнаружат личинок, которые, правда, существенно превосходят их размерами, но здесь нематоды берут числом. При помощи ротового отверстия и глотки червячки высасывают все соки из своих жертв.

Растения — единственные существа, живущие одновременно внутри почвы и над землей. И в обоих мирах они посылают сигналы вспомогательным войскам. Компенсируя свою собственную неподвижность, растения призывают двигаться другие организмы.

Тед Терлингс даже научился имитировать сигнал о помощи. Если в какой-нибудь участок почвы запустить искусственный бета-кариофиллен, нематоды незамедлительно явятся туда. Правда, они останутся без вознаграждения и уйдут ни с чем, но само появление червячков доказывает, что Тед выбрал правильный привлекающий сигнал.

Что ж, хорошо. Похоже, честь кукурузы спасена. Остается вопрос: почему в лаборатории Теда это получается, а на полях Верхнерейнской низменности — нет?

На самом деле большинство сортов кукурузы «онемели». В постоянных попытках вывести урожайные варианты растения «химический голос» кукурузы был по недосмотру утерян, а соответствующие гены — выключены. Сэкономленные минеральные вещества и ресурсы кукуруза — что полностью устраивает селекционеров — вкладывает в образование плодов.

Команда Теда Терлингса работает над тем, чтобы вновь активировать «замолчавшие» гены и вернуть культурной кукурузе ее «голос». Идея восстановить природные защитные силы растения заслуживает понимания и поддержки, однако вопрос, удастся ли таким образом сократить опрыскивание, вызывает большие сомнения. Собственные защитные средства зеленых организмов могут не сработать на огромных полях с монокультурами, где из года в год высаживают одни и те же растения. Но вероятно, их будет достаточно, если мы помимо этого вернемся к старой, испытанной системе севооборота. Если кукурузный корневой жук в следующем году не найдет кукурузы и обнаружит вместо нее, к примеру, пшеницу, это нанесет ему больший ущерб, чем опрыскивание химикатами, которое поддерживается на государственном уровне. Швейцария уже ступила на этот путь, и в результате «жук за миллиард долларов» действительно снова исчез.

Яблочная кислота полезна для здоровья

Призывы о помощи оказались настолько успешной стратегией, что растения стали применять ее и над, и под землей. При нападении на листья зеленые организмы отдают приказания клопам и летающим насекомым, а в случае нападения на корни — нематодам. Растения справляются в обоих мирах — и в атмосфере, и в ризосфере (так ботаники называют верхние слои почвы — мир корней). Однако недавно профессор Харш Бейс из Делавэрского университета обнаружил, что растения могут комбинировать эти защитные системы. Маленькая резуховидка Таля, по-научному называемая «арабидопсис», отражает нападения на листья с помощью защитников из почвы.

Трудно представить, как это происходит. Но у Харша Бейса нашлись точные документальные подтверждения, а также потрясающие «фотодоказательства». Вот краткое изложение событий.

Листья резуховидки Таля заболевают. Возбудители болезни — бактерии псевдомоны. Они вызывают мягкую бактериальную гниль, и уже через несколько дней листья арабидопсиса желтеют. Если, конечно, он бездействует.

Однако чаще всего арабидопсис наказывает обидчиков, посылая сигнальные вещества в корни, которые, в свою очередь, производят яблочную кислоту, а затем переправляют ее в почву. Кислота служит сигналом для почвенных бактерий бациллус субтилис (Bacillus subtilis) — их также называют сенными палочками. Целое войско этих организмов отправляется в путь. Обросшие жгутиками палочки плывут навстречу питательной яблочной кислоте и тонкой пленкой облепляют корни растения. Обычно это незаметно, однако Харш Бейс и его коллеги заставили бактерии светиться и таким образом смогли их сфотографировать.

Бациллус субтилис — почвенная бактерия с хорошей репутацией. Фермеры и садовники часто насыщают этими палочками почву, так как они производят антибиотики и целый ряд веществ, укрепляющих защитную силу растений. Как именно это происходит, до сих пор точно не известно. Однако в случае с резуховидкой Таля действие сенной палочки нельзя не заметить: мягкая гниль остановлена. Вещества, производимые «хорошей» почвенной бактерией, попали в корни, а затем и в листья, победив «плохие» организмы.

Похоже, жизнь в двух мирах — это вовсе не плохо. Из каждого можно взять лучшее. Однако в каждом из миров нужно еще утвердиться, победив не только вражеские организмы, но и растущую конкуренцию среди собратьев.

Размолвка между соседями

Растения не ссорятся. Не влюбляются. Не изгоняют друг друга. И не травят никого из собратьев. На первый взгляд это именно так. Например, деревья мирно растут рядышком, образуя зеленую общину в лесу или на лугу и оставляя место для нежных травок и цветов. Кажется, агрессивная конкуренция присуща только людям и животным.

Однако еще две тысячи лет назад римский писатель-эрудит Плиний Старший подметил, что ореховые деревья не подпускают к себе другие растения. Под крышей из ореховых листьев нет почти никаких других представителей флоры — как будто присутствие чужаков запрещено. Тень деревьев, должно быть, опасна, считал Плиний, и он не так уж сильно ошибался. Все дело в листьях, отбрасывающих эту тень. Они отравляют почву — конечно, после того, как опадут и подвергнутся разложению. При этом возникает вещество под названием «юглон», препятствующее проращиванию и затрудняющее появление других растений.