Vai augi var dzirdēt, sazināties?

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 16:11

Mēs visi esam pārāk šovinisti. Uzskatot sevi par evolūcijas virsotni, mēs sadalām visas dzīvās būtnes hierarhijā atbilstoši tuvuma pakāpei sev. Augi ir tik atšķirīgi no mums, ka šķiet, ka tie ir radījumi, it kā nebūtu pilnīgi dzīvi. Bībeles Noasam netika doti nekādi norādījumi viņu glābšanai uz šķirsta. Mūsdienu vegāni neuzskata par apkaunojošu atņemt sev dzīvību, un cīnītājus pret dzīvnieku izmantošanu neinteresē "augu tiesības". Patiešām, viņiem nav nervu sistēmas, acu vai ausu, viņi nevar sist vai aizbēgt. Tas viss padara augus atšķirīgus, bet nekādā ziņā ne zemākus. Viņi neveido pasīvu “dārzeņa” eksistenci, bet jūt apkārtējo pasauli un reaģē uz apkārt notiekošo. Profesora Džeka Šulca vārdiem sakot: "Augi ir tikai ļoti lēni dzīvnieki."

Viņi dzird

Augu slepenā dzīve kļuva publiska, lielā mērā pateicoties Pītera Tompkinsa grāmatai, kas izdota 70. gadu sākumā, Jaunā laika kustības popularitātes virsotnē. Diemžēl tā izrādījās nebūt brīva no daudziem tam laikam raksturīgiem maldiem un radīja daudzus mītus, no kuriem slavenākais bija augu "mīlestība" pret klasisko mūziku un nicinājums pret mūsdienu mūziku. "Ķirbji, spiesti klausīties rokā, novirzījās no skaļruņiem un pat mēģināja uzkāpt pa kameras slideno stikla sienu," Dorotijas Retalkas veiktos eksperimentus raksturoja Tompkins.

Jāsaka, ka Retalaka kundze nebija zinātniece, bet gan dziedātāja (mecosoprāns). Viņas eksperimenti, ko reproducēja profesionāli botāniķi, neuzrādīja īpašu augu reakciju uz jebkura stila mūziku. Bet tas nenozīmē, ka viņi vispār neko nedzird. Eksperimenti atkal un atkal ir pierādījuši, ka augi spēj uztvert un reaģēt uz akustiskajiem viļņiem - piemēram, jaunās kukurūzas saknes aug svārstību avota virzienā ar frekvenci 200-300 Hz (aptuveni no nelielas oktāvas sāls līdz a pe vispirms). Kāpēc joprojām nav zināms.

Kopumā ir grūti pateikt, kāpēc augiem ir vajadzīga "dzirde", lai gan daudzos gadījumos spēja reaģēt uz skaņām var būt ļoti noderīga. Heidi Appel un Rex Cockcroft ir pierādījuši, ka Tals rezuhovidka lieliski “dzird” vibrācijas, ko rada laputis, kas aprij tās lapas. Šis neuzkrītošais kāpostu radinieks šādas skaņas viegli atšķir no parastajiem trokšņiem, piemēram, vēja, sienāzu pārošanās dziesmām vai vibrācijām, ko rada nekaitīga mušiņa uz lapas.

Viņi kliedz

Šīs jutības pamatā ir mehānoreceptoru darbs, kas atrodas visu augu daļu šūnās. Atšķirībā no ausīm, tās nav lokalizētas, bet ir izplatītas visā ķermenī, tāpat kā mūsu taustes receptori, un tāpēc nebija iespējams uzreiz saprast to lomu. Pamanot uzbrukumu, rezuhovidka aktīvi reaģē uz to, mainot daudzu gēnu darbību, gatavojoties traumu dzīšanai un izdalot glikozinolātus, dabiskos insekticīdus.

Iespējams, ka pēc vibrāciju rakstura augi pat atšķir kukaiņus: dažāda veida laputis vai kāpuri izraisa pilnīgi atšķirīgas reakcijas no genoma. Citi augi, uzbrūkot, izdala saldu nektāru, kas piesaista plēsīgos kukaiņus, piemēram, lapsenes, kas ir vissliktākie laputu ienaidnieki. Un tie visi noteikti brīdina kaimiņus: 1983. gadā Džeks Šulcs un Ians Boldvins parādīja, ka veselīgas kļavu lapas reaģē uz bojāto lapu klātbūtni, tostarp aizsardzības mehānismiem. Viņu saziņa notiek gaistošo vielu "ķīmiskajā valodā".

Viņi sazinās

Šī pieklājība neaprobežojas tikai ar radiniekiem, un pat attālas sugas spēj "saprast" viena otras briesmu signālus: iebrucējus ir vieglāk atvairīt kopā. Piemēram, eksperimentāli pierādīts, ka tabaka attīsta aizsargreakciju, kad tiek bojātas tuvumā augošās vērmeles.

Šķiet, ka augi kliedz no sāpēm, brīdinot savus kaimiņus, un, lai dzirdētu šo kliedzienu, ir tikai labi "jāiešņauc". Tomēr joprojām nav skaidrs, vai to var uzskatīt par tīšu komunikāciju. Varbūt tādā veidā augs pats pārraida gaistošu signālu no dažām tā daļām uz citām, un kaimiņi tikai nolasa tā ķīmisko "atbalsi". Viņiem tiek nodrošināta reāla komunikācija … "sēņu internets".

Augstāko augu sakņu sistēmas veido ciešas simbiotiskas asociācijas ar augsnes sēņu micēliju. Viņi pastāvīgi apmainās ar organiskām vielām un minerālsāļiem. Bet vielu plūsma acīmredzot nav vienīgā, kas pārvietojas pa šo tīklu.

Augi, kuru mikoriza ir izolēta no kaimiņiem, attīstās lēnāk un sliktāk panes testēšanu. Tas liek domāt, ka mikoriza kalpo arī ķīmisko signālu pārraidīšanai - ar starpniecību un, iespējams, pat "cenzūru" no sēnīšu simbiontiem. Šī sistēma ir salīdzināta ar sociālo tīklu, un to bieži dēvē vienkārši par Wood Wide Web.

Viņi pārvietojas

Visas šīs "jūtas" un "saziņas" palīdz augiem atrast ūdeni, barības vielas un gaismu, aizsargāties pret parazītiem un zālēdājiem un uzbrūk pašiem. Tie ļauj atjaunot vielmaiņu, augt un pārorientēt lapu stāvokli – kustēties.

Venēras mušu slazda uzvedība var šķist kaut kas neticams: šis augs ne tikai ēd dzīvniekus, bet arī tos medī. Bet kukaiņēdājs plēsējs nav izņēmums starp citām florām. Tikai paātrinot video par nedēļu saulespuķes dzīvē, mēs redzēsim, kā tā pagriežas sekot saulei un kā tā "aizmieg" naktī, aizsedzot lapas un ziedus. Liela ātruma šaušanā augošais saknes gals izskatās tieši kā tārps vai kāpurs, kas rāpo mērķa virzienā.

Augiem nav muskuļu, un kustību nodrošina šūnu augšana un turgora spiediens, to piepildījuma ar ūdeni "blīvums". Šūnas darbojas kā sarežģīti koordinēta hidrauliskā sistēma. Jau ilgi pirms videoierakstiem un time-lapse tehnikas tam uzmanību pievērsa Darvins, kurš pētīja augošās saknes lēnās, bet acīmredzamās reakcijas uz vidi.

Viņa grāmata Augu kustība beidzas ar slaveno: "Diez vai ir pārspīlēts teikt, ka saknes gals, kas apveltīts ar spēju vadīt blakus esošo daļu kustības, darbojas kā viena no zemāko dzīvnieku smadzenes.. kas uztver iespaidus no maņām un dod virzienu dažādām kustībām."

Daži zinātnieki Darvina vārdus uztvēra kā kārtējo epifāniju. Florences universitātes biologs Stefano Mancuso vērsa uzmanību uz īpašu šūnu grupu augošajos stumbra galos un saknēs, kas atrodas uz robežas starp apikālās meristēmas dalīšanās šūnām un stiepšanās zonas šūnām, kas turpina augt, bet ne dalīt.

Jau deviņdesmito gadu beigās Mancuso atklāja, ka šīs "pārejas zonas" darbība virza šūnu paplašināšanos stiepes zonā un līdz ar to visas saknes kustību. Tas notiek auksīnu pārdales dēļ, kas ir galvenie augu augšanas hormoni.

Viņi domā?

Tāpat kā daudzos citos audos, zinātnieki ievēro ļoti pazīstamas membrānas polarizācijas izmaiņas pašās pārejas zonas šūnās.

Lādiņi to iekšpusē un ārpusē svārstās, tāpat kā potenciāli uz neironu membrānām. Protams, īstu smadzeņu veiktspēju nekad nesasniegs tik niecīga grupa: katrā pārejas zonā ir ne vairāk kā daži simti šūnu.

Bet pat neliela zālaugu auga sakņu sistēma var ietvert miljoniem šādu attīstošo galu. Summā tie jau dod diezgan iespaidīgu "neironu" skaitu. Šī domāšanas tīkla struktūra atgādina decentralizētu, izplatītu interneta tīklu, un tā sarežģītība ir diezgan salīdzināma ar reālajām zīdītāju smadzenēm.

Grūti pateikt, cik šīs "smadzenes" spēj domāt, taču Izraēlas botāniķis Alekss Kaseļņiks un viņa kolēģi atklāja, ka daudzos gadījumos augi uzvedas gandrīz tāpat kā mēs. Zinātnieki parastos sēklu zirņus novietoja tādos apstākļos, lai tie varētu audzēt saknes podā ar stabilu barības vielu saturu vai blakus esošajā podā, kur tas nepārtraukti mainījās.

Izrādījās, ja pirmajā podā būs pietiekami daudz barības, zirņi tai dos priekšroku, bet, ja par maz, tad sāks "riskēt" un otrajā podā izaugs vairāk sakņu. Ne visi speciālisti bija gatavi pieņemt domu par iespēju domāt augos.

Acīmredzot vairāk nekā citi viņa šokēja pašu Stefano Mancuso: šodien zinātnieks ir unikālās "Starptautiskās augu neirobioloģijas laboratorijas" dibinātājs un vadītājs un aicina izstrādāt "augiem līdzīgus" robotus. Šim zvanam ir sava loģika.

Galu galā, ja šāda robota uzdevums nav strādāt kosmosa stacijā, bet gan pētīt ūdens režīmu vai uzraudzīt vidi, tad kāpēc gan nekoncentrēties uz augiem, kas tam ir tik ļoti pielāgoti? Un, kad pienāks laiks sākt teraformēt Marsu, kurš labāk par augiem "pastāstīs", kā atgriezt dzīvību tuksnesī?.. Atliek noskaidrot, ko paši augi domā par kosmosa izpēti.

Koordinācija

Augiem ir brīnišķīga sajūta par sava "ķermeņa" stāvokli kosmosā. Augs, nolikts uz sāniem, orientēsies un turpinās augt jaunā virzienā, lieliski atšķirot, kur augšā un kur lejā. Atrodoties uz rotējošas platformas, tas pieaugs centrbēdzes spēka virzienā. Abi ir saistīti ar statocītu darbu, šūnām, kurās ir smagas statolīta sfēras, kas nosēžas gravitācijas ietekmē. To novietojums ļauj augam “sajust” vertikāli pa labi.