Według Jacka Schultza rośliny to „po prostu bardzo powolne zwierzęta”. A wina wcale nie polega na braku zrozumienia podstawowej biologii. Schultz jest profesorem na Wydziale Nauk o Roślinach na University of Missouri w Columbia. Spędził czterdzieści lat na badaniu interakcji między roślinami i owadami. Zna swoje rzeczy. Zamiast tego zwraca uwagę na ogólne wyobrażenia o naszych braciach z twardego drewna, które jego zdaniem uważamy za prawie meble. Rośliny walczą o terytorium, szukają pożywienia, wymykają się drapieżnikom i zdobyczą. Żyją jak każde zwierzę i - podobnie jak zwierzęta - wykazują szczególne zachowanie.
„Aby się o tym przekonać, wystarczy szybko strzelić do rosnącej rośliny - wtedy będzie zachowywała się jak zwierzę” - zachwyca się Olivier Hamant, który bada rośliny na Uniwersytecie w Lyonie we Francji. Rzeczywiście, szybki ruch oddaje niesamowity świat zachowań roślin w całej okazałości.
Rośliny w ogóle nie poruszają się bez celu, co oznacza, że muszą być świadome tego, co się wokół nich dzieje. „Rośliny potrzebują także wyrafinowanych czujników dostrojonych do zmieniających się warunków, aby odpowiednio reagować” - mówi Schultz.
O czym milczą słoneczniki?
Co czują rośliny? Daniel Hamowitz z Uniwersytetu w Tel Awiwie w Izraelu uważa, że ich uczucia nie różnią się tak bardzo od naszych. Kiedy Hamowitz zdecydował się napisać What a Plant Knows w 2012 roku - w którym zgłębiał doświadczenia roślin odzwierciedlone w najbardziej rygorystycznych i nowoczesnych badaniach naukowych - był w pewnym stopniu pod wrażeniem.
„Bardzo martwiłem się o odpowiedź” - mówi.
Film promocyjny:
A jego troska nie była nierozsądna. Opisy tego, jak rośliny widzą, pachną, czują i rzeczywiście wiedzą, powtórzyły się w książce Sekretne życie roślin, która ukazała się w 1973 roku dla pokolenia kwitnącego, ale zawierała bardzo niewiele dowodów. W szczególności ta książka całkowicie zdyskredytowała pomysł, że rośliny pozytywnie reagują na dźwięki muzyki klasycznej.
Jednak badania percepcji roślin przeszły długą drogę od lat 70. XX wieku, aw ostatnich latach nastąpił gwałtowny wzrost w badaniach wrażeń roślin. Celem tej pracy jest nie tylko pokazanie, że „rośliny też mają uczucia”, ale także zadawanie pytań „dlaczego” i „jak” roślina czuje swoje otoczenie.
Heidi Appel i Rex Cockcroft, współpracownicy Schultza z Missouri, szukają prawdy o słyszeniu roślin.
„Głównym wkładem naszej pracy jest znalezienie przyczyny, dla której dźwięk wpływa na rośliny” - mówi Appel. Symfonia Beethovena raczej nie przyciągnie uwagi rośliny, ale podejście głodnej gąsienicy to inna historia.
W swoich eksperymentach Appel i Cockcroft odkryli, że nagrania dźwięków żucia wydawanych przez gąsienice spowodowały, że rośliny zalały swoje liście chemicznymi środkami obronnymi zaprojektowanymi do odpierania napastników. „Pokazaliśmy, że rośliny reagują na dźwięk istotny pod względem ekologicznym, reagując w sposób istotny ekologicznie” - mówi Cockcroft.
Znaczenie lub dopasowanie do środowiska jest bardzo ważne. Consuelo de Mores ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii w Zurychu i jego współpracownicy wykazali, że oprócz zdolności słyszenia zbliżających się owadów, niektóre rośliny potrafią wyczuć ich zapach, a nawet zapach latających sygnałów emitowanych przez pobliskie rośliny w odpowiedzi na zbliżające się owady.
Jeszcze bardziej złowieszczy jest pokaz z 2006 roku, że pasożytnicza roślina - strzykawka winorośli - wyczuwa potencjalnego żywiciela. Następnie strzyk wije się w powietrzu, oplata nieszczęsnego właściciela i wysysa z niego składniki odżywcze.
Wydawałoby się, czym te działania różnią się od naszych? Rośliny coś słyszą lub wąchają, a następnie działają zgodnie z tym, tak jak my.
Ale oczywiście jest znacząca różnica. „Nie wiemy, jak podobne są mechanizmy percepcji zapachów u roślin i zwierząt, ponieważ niewiele wiemy o mechanizmach w roślinach” - mówi de Mores.
Mamy nosy i uszy. Co mają rośliny?
Brak wyraźnych centrów dla bodźców sensorycznych utrudnia zrozumienie zmysłów roślin. Tak nie jest - fotoreceptory, których rośliny używają do „widzenia”, są dość dobrze znane - ale dziedzina jako całość z pewnością wymaga dalszych badań.
Ze swojej strony Appel i Cockcroft mają nadzieję znaleźć część lub części rośliny reagujące na dźwięk. Prawdopodobnie kandydatami są białka mechanoreceptorowe, które znajdują się we wszystkich komórkach roślinnych. Przekształcają mikroprzemiany generowane przez fale dźwiękowe na sygnały elektryczne lub chemiczne.
Naukowcy próbują zrozumieć, czy rośliny z wadliwymi mechanoreceptorami mogą nadal reagować na hałas owadów. Wydaje się, że rośliny nie potrzebują czegoś tak obszernego jak ucho.
Inną umiejętnością, którą dzielimy z roślinami, jest propriocepcja: „szósty zmysł”, który pozwala (niektórym z nas) ślepo pisać, żonglować i wiedzieć, gdzie w przestrzeni znajdują się różne części naszego ciała.
Ponieważ uczucie to nie jest związane z konkretnym narządem u zwierząt, ale raczej opiera się na pętli sprzężenia zwrotnego między mechanoreceptorami w mięśniach i mózgu, porównanie z roślinami będzie dość dokładne. Chociaż szczegóły różnią się nieznacznie na poziomie molekularnym, rośliny mają również mechanoreceptory, które wykrywają i reagują na zmiany w swoim środowisku.
„Ogólna idea jest taka sama” - mówi Hamant, który jest współautorem przeglądu badań propriocepcji w 2016 roku. „Do tej pory wiedzieliśmy, że u roślin jest to bardziej spowodowane mikrotubulami (elementami strukturalnymi komórki), które reagują na rozciąganie i odkształcenia mechaniczne”.
W rzeczywistości badanie opublikowane w 2015 roku wykazało podobieństwa, które mogą sięgać jeszcze głębiej i obejmować aktynę - kluczowy składnik tkanki mięśniowej - zaangażowaną w propriocepcję roślin. „Jest to mniejsze poparcie”, mówi Hamant, „ale były dowody na to, że w grę wchodziły włókna aktyny; prawie jak mięśnie”.
To nie jedyne takie wyniki. Gdy badali zmysły roślin, naukowcy zaczęli znajdować powtarzające się wzorce wskazujące na głębokie podobieństwa ze zwierzętami.
W 2014 roku zespół naukowców z Uniwersytetu w Lozannie w Szwajcarii wykazał, że gąsienica atakująca roślinę Arabidopsis wywołuje falę aktywności elektrycznej. Obecność sygnalizacji elektrycznej w roślinach jest daleka od nowego pomysłu - fizjolog John Burdon-Sanderson zaproponował ją jako mechanizm działania muchołówki już w 1874 roku, ale naprawdę interesująca jest rola, jaką odgrywają cząsteczki - receptory glutaminianu.
Glutaminian jest najważniejszym neuroprzekaźnikiem w naszym ośrodkowym układzie nerwowym i odgrywa dokładnie taką samą rolę w roślinach, z jedną zasadniczą różnicą: rośliny nie mają ośrodkowego układu nerwowego.
„Biologia molekularna i genomika mówią nam, że rośliny i zwierzęta składają się z zaskakująco ograniczonego zestawu„ cegiełek”molekularnych, które są dość podobne” - mówi Fatima Tsverchkova, badaczka z Uniwersytetu Karola w Pradze w Czechach. Komunikacja elektryczna ewoluowała na dwa różne sposoby, za każdym razem przy użyciu zestawu cegiełek, które przypuszczalnie wywołały rozłam między zwierzętami a roślinami 1,5 miliarda lat temu.
„Ewolucja doprowadziła do powstania wielu możliwych mechanizmów komunikacji i chociaż można je uzyskać na różne sposoby, wynik jest taki sam” - mówi Hamowitz.
Uświadomienie sobie, że takie podobieństwa istnieją i że rośliny mają znacznie więcej poczucia świata, niż sugeruje ich wygląd, doprowadziło do powstania szeregu godnych uwagi twierdzeń o „inteligencji roślin”, a nawet zapoczątkowało nową dyscyplinę. Sygnalizacja elektryczna w roślinach była jednym z kluczowych czynników narodzin „neuronauki roślin” (termin ten jest używany, mimo że roślinom brakuje neuronów), a obecnie naukowcy zajmujący się roślinami badają obszary inne niż roślinne, takie jak pamięć, uczenie się i rozwiązywanie problemów.
Takie myślenie skłoniło nawet szwajcarskich ustawodawców do napisania podręcznika o ochronie „godności roślin” - cokolwiek to oznacza.
Chociaż terminy takie jak „inteligencja roślin” i „neuronauka roślin” są przez wielu postrzegane jako bardziej metaforyczne, spotyka się je z krytyką. „Czy myślę, że rośliny są inteligentne? Myślę, że rośliny są skomplikowane”- mówi Hamowitz. A złożoności nie należy mylić z inteligencją.
Tak więc, chociaż opisywanie roślin w kategoriach antropomorficznych jest bardzo przydatne, istnieją ograniczenia. Niebezpieczeństwo polega na tym, że możemy myśleć o roślinach jako o gorszej wersji zwierząt, co wcale nie jest prawdą.
„My, badacze roślin, chętnie rozmawiamy o podobieństwach i różnicach między stylami życia roślin i zwierząt, kiedy przedstawiamy wyniki badań opinii publicznej” - mówi Tsverchkova. Ale uważa też, że uzależnienie od metafor zwierzęcych przy opisywaniu roślin prowadzi do problemów. „Chcę uniknąć takich metafor, aby uniknąć zwykle bezowocnych dyskusji o tym, czy marchewki bolą po ukąszeniu”.
Rośliny są wybitnie zdolne do tego, co robią. Mogą nie mieć układu nerwowego, mózgu ani innych złożonych funkcji, ale przewyższają nas w innych obszarach. Na przykład, chociaż nie mają oczu, rośliny takie jak Arabidopsis mają co najmniej 11 typów fotoreceptorów, podczas gdy my mamy tylko 4. Oznacza to, że ich wzrok jest bardziej złożony niż nasz. Rośliny mają różne priorytety, a ich systemy sensoryczne to odzwierciedlają. Jak zauważa Hamowitz w swojej książce, „światło dla rośliny to nie tylko sygnał; światło to pożywienie”.
Dlatego chociaż rośliny borykają się z tymi samymi problemami co zwierzęta, ich zdolności sensoryczne są kształtowane przez główne różnice. „Ukorzenienie roślin - fakt, że się nie poruszają - oznacza, że muszą być dużo bardziej świadomi swojego otoczenia niż ja lub ty” - mówi Hamowitz.
Aby w pełni docenić sposób postrzegania świata przez rośliny, należy zmienić paradygmat postaw wobec roślin. Niebezpieczeństwo polega na tym, że jeśli ludzie porównują rośliny do zwierząt, tracą wartość tego pierwszego. Rośliny należy uważać za interesujące, egzotyczne i niesamowite żywe istoty, a nie meble. A w mniejszym stopniu - źródło pożywienia człowieka i biopaliwa. Taka postawa przyniosłaby korzyści wszystkim. Genetyka, elektrofizjologia i odkrycie transpozonów to tylko kilka przykładów dziedzin, które rozpoczęły się od badań roślin, z których wszystkie okazały się w pewnym stopniu kluczowe dla biologii.
Z drugiej strony uświadomienie sobie, że możemy mieć coś wspólnego z roślinami, może być okazją do uznania, że jesteśmy bardziej roślinami, niż myśleliśmy, tak jak rośliny to więcej zwierząt niż myśleliśmy.
„Możemy być bardziej mechanistyczni, niż myśleliśmy” - podsumowuje Hamowitz. Jego zdaniem te podobieństwa powinny wskazywać na niesamowitą złożoność roślin, a także wspólne czynniki łączące całe życie na Ziemi. A potem zaczniemy cenić jedność w biologii.
ILYA KHEL