Как устроено сознание растений, могут ли они видеть, слышать, разговаривать и быть бизнесменами? Стефано Манкузо — нейробиолог растений, профессор Флорентийского университета, директор международной лаборатории растительной нейробиологии во Флоренции и основатель Международного общества поведения и передачи сигналов среди растений — ответил на все эти вопросы.
Обычно мы считаем, что растения — довольно простые организмы. Я постараюсь показать, что на самом деле всё не так, но прежде — немного информации о растениях. Мало кто знает, что от 80 до 97,5 % биомассы Земли — это растения. Иными словами, им принадлежит львиная доля всего живого на Земле, а животные — лишь небольшой его фрагмент.
Немного фактов
Возраст большого числа растений может достигать многих тысяч лет. Например, сосна лучистая (Pínus radiáta) — вид, который может жить более пяти тысяч лет.
Растения способны клонироваться и таким образом поддерживать или сохранять свою генотипическую идентичность в течение большого количества лет, что для человека совершенно немыслимо. Лес Пандо в штате Юта — единый организм, живший здесь в течение 80 тысяч лет, — это наистарейший живой организм на Земле. Совершенно немыслимо найти такой же древний организм где-то ещё на нашей планете! Это одна из проблем с изучением растений: их жизненный период настолько длителен, что их поведение практически невозможно отследить.
Давайте взглянем на старинные возрожденческие идеи мирового порядка. Начинается всё с камня: камень находится на самом низшем уровне природы; далее идут растения — у них есть способность жить; затем следуют животные — они могут чувствовать; а на вершине всего располагается человек, который обладает интеллектом. Это Homo studiosus (человек изучающий) — венец творения. Такой градации более 500 лет, сегодня мы о природе думаем всё ещё так — но это неверно.
Мы считаем, что растения чувствовать не могут. Ерунда! Растения значительно более чувствительны, чем животные, и даже причину эту очень просто понять. Растения не могут сдвинуться в сторону, отойти от опасности. У них есть возможность иначе чувствовать изменения в природе, и ощущают они их значительно раньше, чем животные, — значит, растения более чувствительны.
С моей точки зрения, растения также обладают интеллектом. На самом деле вопрос в том, что мы определяем как интеллект. Существует целый ряд определений, одно из них очень забавное: что определений интеллекта существует столько, сколько есть его исследователей. Но для меня интеллект — это способность разрешать проблемы. Растения имеют интеллект, потому что могут выжить, а не разрешая проблем, это невозможно.
Некоторые считают, что синий кит — крупнейшее создание на планете, но это неверно. Синий кит — крупнейшее животное. Когда мы думаем о природе и о живых организмах, то в первую очередь — только о животных. На самом деле крупнейшее создание на Земле — дерево. Гигантская секвойя (Sequoiadendron giganteum) в сто раз больше голубого или синего кита.Многие считают, что растения древнее животных. Среди первых живых организмов действительно были фотосинтезирующие организмы, но цветущие растения, которые наиболее распространены сегодня, возникли очень не скоро после появления первых млекопитающих. Сначала появились млекопитающие, а цветущие растения — где-то между млекопитающими и человеком, и значит, не такие уж они и древние.
Кто такое растение?
Растения — это организмы, имеющие корни. Такое определение сильно отличается от неспособности двигаться, потому что двигаться растения способны. Они только не могут передвигаться с одного места на другое. Своё тело переместить физически в пространстве они не способны — и это одна из проблем, из-за которой мы не можем понять растения. Мы животные, а животные в своей сути имеют движение. Даже само название animals означает, что мы анимированы, то есть можем двигаться.
На секунду представьте, что вы растение. Вы в лесу, и имеете корень, а стало быть, не можете сдвинуться с того места, где находитесь и где родились. Мы с вами используем движение, чтобы решить все наши проблемы. Но как может выжить растение без движения? Животные начинают вас поедать, а вы не можете убежать. Как же тогда выживать? Значит, вы должны быть выстроены как-то по-другому.У растений нет единичных или двойных органов. Потому что органы — это слабое место, и малейшего сбоя функционирования какого-то из них бывает достаточно, чтобы умереть.
Если бы растения имели желудок, пару лёгких, мозг, глаза, то любая гусеница могла бы убить целое растение. Растения созданы совершенно по-другому: вы можете удалить 90 % его организма, а оно по-прежнему будет жить. Животная модель — единственная, которую мы с вами умеем узнавать и распознавать. Мозг, который руководит всеми другими нашими органами, — центральный командный центр. У растений никакого центрального командного пункта нет, организация полностью рассредоточена. Поэтому вы можете удалить абсолютно всё, а растение продолжит жить.
За растительными организациями — будущее
Мы создаём с вами всё по своему подобию.
Представьте себе любую организацию, которая придёт вам в голову: центр, компания, общество, страна. Всегда есть некий мозг, и от него расходится иерархия, по которой выстраиваются все остальные органы под руководством центрального пульта управления, то есть головы.
Мы, как правило, воспроизводим нашу собственную модель абсолютно во всём, что создаём, даже в инструментах. Компьютер устроен точно так же, как мы с вами. Есть процессор, который имитирует деятельность мозга, существует железо, функции которого даже называется одинаково с нашими: аудио, видео, память.
Растения — модель совершенно новая, значительно более современная. Интернет создан уже как растение: он распространен без единого общего центра. Любая организация, которая стала бы признаком современности, была бы создана по архетипам растения.
Возьмите Википедию — она существует без какого бы то ни было общего центра. Через несколько лет мы увидим то, что уже видели: что Википедия в 36 тысяч раз превзошла объёмы энциклопедии Британника.
Вики сегодня — самое точное место для поиска информации. В прошлом году журнал Science провёл эксперимент: методом случайной выборки было взято 10 000 определений из Википедии, и их сопоставили с эквивалентными 10 000 определений, которые содержатся в самых важных из существующих в мире энциклопедий.
Что же обнаружилось? Только в трёх случаях из 10 тысяч определения были лучше в традиционных энциклопедиях. Иными словами, в 9997 случаях определения Википедии оказались более точными, более широкими и более актуальными.
Другой пример — электронные деньги, биткойны: они созданы без всякой централизации, и именно поэтому их абсолютно невозможно остановить. Вы не можете остановить что-то, у чего нет никакого командного центра, и поэтому такого рода организация, которая основана на растительной модели, — модель будущего.
Растения умеют двигаться
Растения не могут сдвинуться с места, но при этом способны очень активно двигаться. Пищу растениям приносит воздух или дождь, поэтому двигаться им приходится довольно редко, в то время как животные, напротив, вынуждены перемещаться, чтобы найти еду.
Например, шишка может совершать очень простое движение: она раскрывается, когда природа суха, и закрывается при влажности. Шишка не движется так, как движутся животные, чьё движение требует энергии. В данном случае речь идёт только о самом материале, из которого шишка состоит: он может двигаться просто из-за реакции на влажность воздуха.
В открытии цветка одуванчика задействованы пятнадцать различных движений, и все они существуют без использования какой бы то ни было внутренней энергии. Каждое семя имеет свой собственный парашютик, любой из них раскрывается и закрывается в зависимости от влажности. Если посмотреть на одуванчик, скажем, в поле, когда идёт дождь, вы увидите, что абсолютно все парашютики закрыты. Они открываются, только когда нет никакого дождя, никакой влажности в воздухе. Почему? Потому что растение не хочет во время дождя распространять свои семена: у них не будет возможности распространиться.
Подсолнухи — растения социальные
Семя аистника (Erodium cicutarium) движется по земле, ищет место, куда бы войти в почву. Все эти движения происходят без использования какой бы то ни было внутренней энергии. Бобовая фасоль движется с целью ощутить окружающую среду и создать своё о ней впечатление. Молодые подсолнухи очень много двигаются. Нет сомнений, наверное, в том, что они двигаются много и активно? Они дети, они играют!
Обычно мы не можем увидеть поведение растений, потому что они настолько сильно отличаются от животных, что даже и слова, которые мы используем для описания их поведения, очень сильно ориентированы на описание животных, поэтому мы и применяем такие термины, как поведение, интеллект, игра.
Такие слова мы применяем к растениям — к миру, для нас странному, малознакомому. Но звучит это странно потому, что все термины, которые мы с вами используем для описания абсолютно каждого сложного вида деятельности, выстроены на описаниях животного мира, это единственная причина, по которой они кажутся настолько странными, но растения играют.
Играют, они, конечно, по-растительному. Они играют не как животные, а как растения.Зачем играют животные, для чего? Чтобы выстроить отношения, понять их в среде социальной.
Растения тоже бывают социальные и несоциальные. Подсолнухи — растения социальные, они с самого начала нуждаются в понимании того, как необходимо взаимодействовать друг с другом. Если вы вырастаете один в горшке, то, когда вас пытаются пересадить в поле с другими подсолнухами, остальные подсолнухи, как правило, тот, что вырос один в изоляции в горшке, убьют — просто потому, что этот подсолнух не умеет взаимодействовать
У растений есть чувства
Могут ли растения чувствовать окружающую среду? Они чувствуют очень многое, они более чувствительны, чем животные. Абсолютно каждый кончик корня может ощущать как минимум двадцать разных физических и химических параметров: и химический градиент, и тяжёлые металлы, и электрополя, и магнитные поля, и наклон почвы, и патогены, ph, состав воды, звуковые волны, градиент, свет, кислород, притяжение, и многое-многое другое
Растения слушают
Если расположить рядом с растением источник на 300 герц, то корни будут поворачиваться в сторону источника звука. Значит, они могут обнаружить источник звука в 200 герц — это низкий диапазон нашего слышания. Почему им нравятся эти 200 герц звука? Потому что, если посмотреть на спектр или диапазон текущей воды, вы увидите, что пика она достигает на двухстах герцах, значит 200 герц — это знак текущей или бегущей воды, а для растения это очень важный момент.
Растения издают звуки
Растения не только могут чувствовать или слышать звук, они также его продуцируют, создают. Корни растений постоянно создают звук, похожий на «клик-клик-клик». И этот «клик» производится абсолютно всё время, вне зависимости от того, что делает корень. Наша гипотеза выглядит так: корни могут использовать звук, который создают корни рядом, для того, чтобы представить себе, где находятся соседи, и для того, чтобы разрастаться не хаотично
Совсем недавно обнаружили умение растений видеть. Растения умеют распознавать свет, так как он очень важен для них. Но здесь мы говорим о другом. В 2014 году два чилийских ботаника были в лесу и обнаружили что-то практически немыслимое, невероятное о растении, которое называется boquila trifoliata. Оно растёт вверх, забирается по стволам деревьев и умеет имитировать их листья. Перерастая на следующее дерево, оно умеет менять свои листья для того, чтобы имитировать листья уже второго дерева, и так далее. И происходит это три, четыре, пять раз в его жизни. Растение полностью воспроизводит листья и даже его повреждения, паттерны. Это невероятно! Чтобы воспроизводить настолько точно листья оригинала, нужно знать, какой у них контур. А когда вы знаете этот контур, то как вы измените свой организм, своё тело для того, чтобы именно эту форму воспроизвести?
Моя лаборатория очень активно изучала это растение. И мы попробовали сделать всё что только возможно для того, чтобы понять, как растениям удаётся воспроизвести те или иные очертания или форму. Решение оказалось самым простым: это растение обладает зрением и оно видит форму.
Почему мы в этом уверены? Как-то один мой слушатель-студент обзавёлся пластиковым растением китайского производства с очень странными листьями, покрыл его совершенно безумным окрасом, и это растение мы использовали как поддержку для бокилы. И бокила стала имитировать это китайское пластиковое растение, которого вообще в природе не существует! Значит, наше растение видит поддержку, на которой оно растёт.
Выдающийся ботаник Готлиб Хаберландт, изобретатель того, что сегодня мы называем микроклональным размножением растений, опубликовал монографию о способности растений видеть. В то время даже Фрэнсис Дарвин, сын Чарльза Дарвина, был первым профессором растительной физиологии в Кембридже. До него физиологии растений вообще не существовало. Сегодня нам забавно думать, что всего лишь сто лет назад не было профессоров по физиологии растений, потому что растениям было отказано в физиологии!
Так вот, на Фрэнсиса Дарвина очень большое впечатление произвела теория Готлиба Хаберландта, опубликовавшего ряд статей, в которых было показано, что эпидермис листьев может фокусировать изображение на слое клеток, лежащем ниже. Это было исключительно потрясающее исследование. Но, как и во многих других случаях в науке, это исследование полностью исчезло из основного её потока и об этом с тех пор больше никто не говорил. Зрение растений осталось за рамками науки.
Мы стали работать по этим статьям и в прошлом году предположили, что растения (в данном случае, бокила трифолиата) могут распознавать очертания или контур и расти и разрастаться в точном соответствии тому контуру или форме, которую они хотят имитировать или воспроизвести.
Растение способно делать выбор
Один из моих коллег в Бристоле провёл эксперимент для того, чтобы посмотреть, какие сети эффективнее: построенные людьми шоссе или сети плесени. Оказалось, что инженеры производят сети несколько менее эффективные.
Для понимания пространства значительно более эффективна плесенная система. Паразитарное растение повилка в течение трёх дней должно начать паразитировать на чём-нибудь. Оно очень быстро обнаруживает, какое растение направлено в его сторону.
Если поместить между сорняком и помидором повилку, то она начинаёт выбирать и явно предпочитает помидор, потому что на нём паразитировать гораздо проще. Стало быть, растение может выбирать.
Фасоль — растение, которое забирается вверх по поддержке. Она всегда абсолютно точно знает направление и старается всеми возможными способами к этой поддержке дотянуться. Никто не будет сомневаться в том, что эта фасолька понимает, распознаёт, ощущает физическое окружение вокруг себя.
Мы проводили огромное количество таких экспериментов: меняли поддержку, меняли абсолютно все условия. И каждый раз получали одну и ту же картину: фасоль сразу направлялась к источнику поддержки.
Растения практически гениальны
Однажды я поставил полку и шест между двумя ростками фасоли и затеял соревнование. Был победитель — и был проигравший. Что интересно, так это поведение проигравшего. Сразу после того как победитель дотянулся до палки-шеста поддержки, проигравший моментально меняет направление и начинает искать альтернативу. Но другой поддержки в этом экспериментальном пространстве нет, и в итоге проигравший сдаётся, что тоже говорит о его интеллекте. Этим экспериментом мы показываем, что два ростка фасоли не только осознают физический мир вокруг себя, но также — и поведение другого растения, потому что собственное они меняют соответственно поведению другого растения.
Значит, с этой точки зрения, нет никаких различий между растением и животным. И растения, и животные полностью осознают среду вокруг себя и полностью в состоянии вести себя максимально эффективно.
У растения есть «мозг»
Корни — это самая важная часть. Корни ещё не изучены, изучать их сложно, потому что они находятся под землей. Однако как минимум половина всей массы растения находится именно там, и поведение корней является самой интересной частью растения. Корни очень интересовали Чарльза Дарвина. Вот последний абзац его экспериментальной книги «Сила движения растений».
«Едва ли будет преувеличением сказать, что среда придаёт способности и возможности движения, и тогда у растения работает как будто мозг — мозг одного из низших видов животных».Дарвин пишет о корне, который работает как мозг — и это не метафора. В следующем предложении читаем: «Мозг находится на нижнем конце организма, он получает сигналы от сенсорных органов и направляет движения самого растения». Что нам здесь сообщает Дарвин? Он говорит о том, что практически у всех живых организмов есть два полюса: когнитивный (познающий) и репродуктивный. И они находятся на двух противоположных концах организма.
Посмотрите на растение. Та его часть, которая больше всего нам нравится, — это верхняя часть растений, репродуктивная, потому что именно там цветёт цветок. Это означает, что когнитивная, познающая часть растений будет как раз с обратной стороны — под землёй, там, где корни. То есть растение — это как будто животное наоборот, животное перевёрнутое.
Маис — кукуруза, растущая в очень сложных условиях. Движение кончика корня кукурузы очень похоже на движение червяка. Оно очень сложно, для него нужно координировать самые разные части тела достаточно быстро. А для этого вам обязательно требуются какие-то быстрые сигналы. Сигналы эти — электрические.
Глупые корни принимают неправильные решения
Многие корни — но не все — могут найти правильное решение. Если распылить что-то ядовитое рядом с корнями растений, то все они разворачиваются в правильную сторону. Но один корень в нашем эксперименте направляется к репелленту. Это значит, что ответ здесь не автоматический, а является результатом решения. Просто есть глупые корни, которые принимают неправильные решения, — и это прекрасно!
Сегодня мы работаем с маисом, с кукурузой. Растения попадают в лабиринт, выход из которого находят практически безошибочно. Такие результаты вполне сопоставимы с интеллектом животных. Мы можем замерить время, которое потребуется животному для того, чтобы выбраться из лабиринта. Конечно, с растением вы не можете оперировать теми же параметрами, которыми оцениваете животное. Вам не удастся рассчитывать время таким же образом. Но вы можете рассчитывать другой параметр: количество раз, когда растение выбирает неправильное направление. И тут вы обнаруживаете, что растения практически гениальны, потому что они никогда не выбирают неправильные направления!
Статья, которую мы опубликовали несколько лет назад, показывает, что электрические сигналы, о которых мы говорили, создаются на кончиках корней и несут в себе потенциал движения. Такой же сигнал используют и наши нейроны, когда им необходимо передать информацию. Очень большой объём информации растение получает от корней. Она движется от корня к верхней части растения.
Растения общаются
В лесу абсолютно каждое дерево находится в общей сети с другими деревьями. Есть среди них и такие, которые более взаимосвязаны, являются как бы центрами для сети. Например, есть дерево, вокруг которого собирается крупный круг, который взаимосвязан с тридцатью семью другими деревьями. За последние годы мы начали понимать, что растения обмениваются информацией и материалами. Сьюзен Симанд в Канаде показала, что когда одно дерево лишали возможности забирать воду из почвы, но при этом сохранились все его связи с другими деревьями, — оно выживает годами. Это означает, что оно растёт за счёт воды и питательных веществ, которые поставляют ему соседние деревья. И это абсолютно потрясающая новая исследовательская глава об общественной, социальной жизни растений
Растения — бизнесмены
Растения могут общаться друг с другом и обмениваться огромным количеством информации, а также с животными — к примеру, во время опыления. Опыление — это своего рода бизнес между растениями и животными. Пыльцу создаёт растение, а животные распространяют её, в обмен получая оплату — нектар. Это очень энергетичная жидкость. Для опыления растения используют не только насекомых, но и птиц, млекопитающих и рептилий. То есть растение умеет убедить животное, что необходимо эту пыльцу разнести вокруг — для их же пользы
Растения — обманщики
Существует много растений, которые в обмен за опыление не отдают ничего, — например, орхидеи. То есть они нечестно себя ведут и поступают несправедливо. В журнале Nature была статья об орхидеях «Цветок соблазна»: о том, что орхидеи притягивают тех, кто их опылит, обещая им секс, только для того, чтобы получить опыление. Видите, как в эволюции участвует бесчестность. В момент, когда в цвету находятся орхидеи, — все эти обманутые насекомые предпочитают заниматься сексом с цветком, а не со своими самками. Растения умеют манипулировать насекомыми!
Растения продают наркотики
Мини-растения очень тесно сотрудничают с муравьями. Например, акация, которая растёт в Латинской Америке, создаёт возможности гнездования для муравьёв и производит нектар и «фруктовое тело» исключительно для муравьёв, давая им, муравьям, дом и пищу. Смотрите, это же просто идеальное питание для муравья, а питьём для них является этот самый внецветочный нектар. Всё это создаётся растением для муравья.
Муравьям очень нравится нектар, и они защищают растение, на котором живут. Муравьи путешествуют взад-вперёд, обрубают любые другие растения, которые только приближаются к их растению. Они нападают на любое насекомое или животное, которое постарается отгрызть кусочек их растения. В Амазонии эти муравьи настолько активны, что они просто даже патрулём обходят целый район вокруг дерева для того, чтобы удалить любые растения, которые могут претендовать на конкуренцию.
Если дать немножко хлеба муравьям, они подтягиваются и удаляют хлеб. Это уже странно. Если мы положим немножко сахара на дерево — муравьи удаляют весь сахар. Это совершенно немыслимо, потому что сахар — это самое-самое ценное для муравья, что есть в его жизни.
Если поместить этих муравьёв в муравьиный рай, где есть абсолютно всё необходимое, то через несколько дней они просто умирают. Мы обнаружили, что растения ими манипулируют. В своём внецветочном нектаре для муравьёв они продуцируют нейроактивную субстанцию. У муравьёв вырабатывается зависимость. Растение может менять поведение муравьёв, изменяя объём этого наркотика в нектаре. Если муравьи начинают уставать и уже свою работу по защите растения делают тяп-ляп, то оно сокращает количество наркотика для того, чтобы муравьи снова взбодрились и начали патрулировать как надо.
Цветок апельсина производит кофеин. Если цветку нравился опылитель, он моментально увеличивает количество кофеина в нектаре, чтобы активировать мозг опылителя и чтобы он захотел вернуться. Если опылитель апельсину не по нраву, он прекращает вырабатывать кофеин, чтобы насекомое его даже не запомнило. За последние два года мы обнаружили в исследованиях, что растения могут продуцировать нейроактивные вещества только ради того, чтобы манипулировать опылителями.
Текст:
Стефано Манкузо,
Профессор Флорентийского
университета. Директор Международной лаборатории растительной нейробиологии
(Флоренция). Основатель Международного общества поведения и передачи сигналов
среди растений
Иллюстрация:
Никита Тружеников