Augu neirobioloģija: ko domā augi?

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

Augiem nav smadzeņu un nervu šūnu, tie, salīdzinot ar dzīvniekiem, šķiet nejūtīgi. Taču biologi zina, ka šīs daudzšūnu organismu grupas pārstāvji saņem informāciju no ārpuses un apstrādā to, viņi var sazināties savā starpā, izmantojot ķīmiskos signālus.

Vai ir vērts runāt par augu "inteliģenci"?

Kas aizstās nervus un smadzenes

Smalkie baltie ozola anemones ziedi ir viduszonas mežu rotājums. Nereti var redzēt, kā viņas ziedlapiņas salokās, lai gan saulainā diena rit pilnā sparā. Tāpēc gaidiet lietu. Noņemot ziedus, mazais augs tos pasargā no ūdens un vēja brāzmām.

Floras pasaulē ir daudz šādu mehānismu, kā pielāgoties mainīgajiem laikapstākļiem, pasargāt sevi no kaitēkļiem, dziedēt brūces, iegūt barības vielas uz vietas.

Uztveres orgāni augos ir īpašas receptoršūnas, jonu kanāli šūnu membrānās, kas pārraida elektriskos signālus, īpaši ķermeņi, kuriem piemīt dažas neironu īpašības.

Informācijas apmaiņai starp dažādām ķermeņa daļām tiek ražoti dažādi mediatoru savienojumi: hormoni, ķīmiskie savienojumi, mazas nekodējošas RNS. Visi šie mehānismi augiem veiksmīgi aizstāj maņas un nervu sistēmu.

Augu sensorā uztvere tika aktīvi pētīta līdz 20. gadsimta 70. gadiem, un pēc tam pakāpeniski izgaisa.

2005. gadā Stefano Mansuko no Florences universitātes (Itālija) un Františeks Baluška no Bonnas Universitātes (Vācija) nolēma, ka ir daudz datu par augu "inteliģenci" un ir pienācis laiks aktivizēt šo virzienu.

Viņi to sauca par "augu neirozinātni". Protams, tā ir metafora – mēs runājam par reakciju un reakciju uz ārējiem stimuliem izpēti.

Augu neirobioloģijas piekritēji uzskata, ka saistībā ar floru var runāt par atmiņu, informācijas uzkrāšanas, uzglabāšanas un apstrādes sistēmu, kā arī lēmumu pieņemšanas mehānismu. Pēc dažu zinātnieku domām, tam nav vajadzīgas smadzenes un nervu sistēma, kā tas ir dzīvniekiem.

Zinātniskā sabiedrība kopumā ir kritiska pret šo jomu. Tajā pašā laikā darbs augu sakaru un signalizācijas sistēmu jomā šobrīd ir zinātnes priekšplānā.

Pļavas komunālais dzīvoklis

Viens no pēdējo gadu lielākajiem atklājumiem ir tas, ka augi spēj atpazīt savus kaimiņus. Lai to izdarītu, viņi izmanto tālās gaismas sarkano gaismu, ķīmiskos signālus, sekundāros metabolītus.

Zināšanas par apkārtējām sugām palīdz augam izdzīvot: izvairīties no ēnas, aizsargāties pret ienaidniekiem, izvēlēties labāko barību.

Augi uztver ķīmiskos savienojumus – to, ko mēs saucam par smaku no kaimiņu sugām. Tos pārnēsā pa gaisu un pa zemi ar saknēm.

Ķīniešu zinātnieki žurnālā Nature Communications citē eksperimentu rezultātus ar kviešiem. Pētījumi liecina, ka šis augs atšķir aptuveni simts dažādu sugu smaržas, kas aug blakus caur saknēm.

Atbildot uz to, tas izdala savas vielas, lai regulētu attiecības - piemēram, kaut kas līdzīgs antibiotikām, ja tuvumā ir konkurenti. Tā rezultātā kvieši kavē to augšanu.

Protams, šī ķīmiskās komunikācijas metode nav analoga dzīvnieku ožai, taču augi noteikti var ne tikai izdalīt, bet arī uztvert smakas.

Piemēram, parazītiskā spārna spārns pēc gaistošiem elementiem atrod saimniekaugu un stiepjas tā virzienā.

Kaitēkļu ievainotās vērmeles brīdina radiniekus par pastiprinātas smakas briesmām.

Daudzgadīgais lakstaugs zelta stienis spēj pats uztvert ķīmiskos savienojumus (feromonus), ko izdala mātīti vilinošās raibās mušas tēviņi. Mušas kāpurs, kas nogulsnēts uz auga, izraisa slimību žults formā - lielas bumbas.

Zinātnieki ir ierosinājuši, ka zelta stienis smaržo mušas un stiprina imūnsistēmu, lai cīnītos pret neizbēgamo slimību. Lai to izdarītu, zāles lapas palielina jasmonskābes saturu, kas atbaida kaitēkļus un palīdz dziedēt audu bojājumus.

Laba dzirde

1970. gadā ASV tika izdota Pītera Tompkinsa un Kristofera Bērda grāmata "Augu slepenā dzīve". Tajā, nepaļaujoties uz zinātniskiem faktiem, tika sniegts daudz fantastiskas informācijas par ziediem un kokiem. Piemēram, tika teikts, ka augi ir stresā, ja to klātbūtnē tiek salauzta ola, ķirbis novirzās no skaļruņiem, ja no tiem skan roks.

Mūsdienās ir uzkrāti daudzi fakti par to, kā augi uztver skaņas. 2014. gadā Misūri Universitātes (ASV) zinātnieki ietekmēja mazu zālīti Arabidopsis (Tal rezuhovidka), izmantojot skaņu, ko kāpurs to košļā.

Izrādījās, ka tas palielina antocianīnu (violeto krāsvielu) un glikozinolātu (rūgtuma) saturu auga lapās. Pieredze rāda, ka rezukovidka atšķirīgi reaģē uz gaisa vibrācijām, ko izraisa košļājamās lapas, vējš un čivinoši kukaiņi.

Zinātnieki no Misisipi universitātes nesen veica eksperimentus ar sojas pupiņām un uz tām mītošajiem kukaiņiem – mārītēm un sojas laputīm. Viņus ietekmēja dažāda veida skaņas, tostarp pilsētas troksnis, traktors, rokenrols. Pēc divām nedēļām augu biomasa samazinājās, salīdzinot ar kontroli.

Tomēr zinātnieki nevēlas uzskatīt, ka iezis tieši apspieda augus. Drīzāk viņš kaut kādā veidā ietekmēja kaitēkļus, kas pastiprināja to darbību.