Есть ли тайны у растений

      Понятное дело, в мире растений нет стальных пружин или иных упругих элементов, чтобы с их помощью защелкивать свои "капканы". Поэтому чаще всего растения используют в таких случаях гидравлику. Гидравлические насосы и приводы вообще совершают основную работу в растении. Это с их помощью, например, влага поднимается из-под земли ло самой макушки, преодолевая порою перепады во многие десятки метров - результат, которого может добиться далеко не всякий конструктор обычных насосов. Причем в отличие от механических природные насосы работают совершенно бесшумно и очень экономно.
      Гидравлику же используют растения и для осуществления собственного движения. Вспомните хотя бы ту же "привычку" обыкновенного подсолнуха поворачивать свою корзинку вслед за движением светила. Обеспечивает такое движение опять-таки привод на основе гидравлики.
      Ну а как, интересно, она работает?
      Оказывается, на этот вопрос пытался ответить еще Чарлз Дарвин. Он показал, что каждый усик растения обладает энергией независимого движения. Согласно формулировке ученого, "растения получают и проявляют эту энергию только тогда, когда это дает им какое-то преимущество".
      Эту мысль попытался развить талантливый венский биолог с галльской фамилией Рауль Франсе. Он показал, что червеобразные корешки, непрерывно продвигающиеся вниз, в почву, знают, куда именно им двигаться за счет небольших пустотелых камер, в которых может болтаться шарик крахмала, показывающий направление силы тяжести.
      Если земля оказывается сухой, корни поворачивают в сторону влажной почвы, развивая энергию, достаточную, чтобы пробуравить бетон. Причем когда специфические буравящие клетки изнашиваются вследствие контакта с камнями, галькой, песком, то они быстро заменяются новыми. Когда же корешки достигают влаги и источника питательных веществ, то они отмирают и подлежат замене клетками, предназначенными уже для поглощения минеральных солей и воды.
      Не существует ни одного растения, говорит Франсе, которое бы могло существовать без движения. Любой рост - это последовательность движений, растения постоянно заняты изгибанием, вращением, трепетанием. Когда усик того же хмеля, совершающий полный круговой цикл за 67 минут, находит опору, то в течение всего 20 секунд он начинает обвиваться вокруг него, и уже через час обвивается столь прочно, что его трудно оторвать.
      Вот какой силой обладает гидравлика. Причем тот же Чарлз Дарвин попытался выяснить, как именно осуществляется механизм движения. Он открыл, что поверхностные клетки, скажем, ножки листа росянки, содержат одну большую вакуоль, заполненную клеточным соком. При раздражении она разделяется на ряд более мелких вакуолей причудливой формы, как бы переплетающихся друг с другом. И растение сворачивает лист в кулек.
      "Крамольные" мысли естествоиспытателя. Конечно, в тонкостях подобных процессов надо еще разбираться и разбираться. Причем делать это совместными усилиями должны ботаники, гидравлики и ... электронщики! В самом деле, ведь мы еще ни слова не сказали о принципах работы тех датчиков, по сигналу которых и начинает работать механизм ловушки.
      Опять-таки одним из первых заинтересовался этой проблемой Чарлз Дарвин. Результаты его исследований изложены в двух книгах - "Насекомоядные растения" и "Способность к движению у растений".
      Первое, что чрезвычайно удивило Дарвина, - весьма высокая чувствительность органов насекомоядных и вьющихся растений. Например, движение листа росянки вызывал уже отрезок волоса весом 0,000822 мг, находившийся в соприкосновении со щупальцем весьма непродолжительное время. Не меньшей оказалась чувствительность к прикосновению у усиков некоторых лиан. Дарвин наблюдал изгибание усика под действием на него шелковинки весом всего 0,00025 мг!
      Столь высокую чувствительность, конечно, не могли обеспечить чисто механические устройства, бытовавшие во времена Дарвина. Поэтому ученый ищет аналогии увиденному опять-таки в мире живого. Он сравнивает чувствительность растения с раздражением человеческого нерва. Более того, он отмечает, что подобные реакции имеют не только высокую чувствительность, но и избирательность. Например, ни щупальца росянки, ни усики вьющихся растений нс реагируют на удары дождевых капель.
      А то же вьющееся растение, как отмечает Франсе, нуждаясь в опоре, будет упорно ползти к ближайшей.
      Стоит эту опору сдвинуть, и виноградная лоза в течение нескольких часов изменит свое продвижение, повернет опять-таки к ней. Но как растение чувствует, в каком именно направлении ему нужно двигаться?
      факты заставляли подумать о возможности существования у растений не только нечто похожего на нервную систему, но и зачатков ... соображения!
      Понятно, такие "крамольные" мысли вызвали бурю в научном мире. Дарвина, несмотря на его высокий авторитет, приобретенный после окончания работы над "Происхождением видов", обвинили, мягко выражаясь, в недомыслии.
      Например, вот что писал по этому поводу директор Петербургского ботанического сада Р.Э.Регель: "Знаменитый английский ученый Дарвин выставил в новейшее время смелую гипотезу, что существуют растения, которые ловят насекомых и даже едят их. Но если мы сопоставим вместе все известное, то должны прийти к заключению, что теория Дарвина принадлежит к числу тех теорий, над которыми всякий здравомыслящий ботаник и естествоиспытатель просто смеялся бы..."
      Однако история постепенно все расставляет на свои места. И у нас сегодня есть основания полагать, что Дарвин больше ошибался в своем общепризнанном научном труде о происхождении видов, чем в последней книге о движении растений. Все больше современных ученых приходят к выводу, что роль эволюции в учении Дарвина преувеличена. А вот что касается наличия чувств у растений, и возможно, даже зачатков мышления, то тут есть над чем поразмыслить в свете фактов, накопившихся в течение нашего века.
      Карикатура клетки. В свое время у Дарвина нашлись не только противники, но и сторонники. Например, в 1887 году В.Бердон-Сандерсон установил удивительный факт: при раздражении в листочке венериной мухоловки происходят электрические явления, в точности напоминающие те, которые возникают при распространении возбуждения в нервномышечных волокнах животных.
      Более подробно прохождение электрических сигналов в растении было изучено индийским исследователем Дж.Ч.Босом (тем самым, что пугал поваров электричеством из гороха) на примере мимозы. Она оказалась более удобным объектом для исследования электрических явлений в листе, чем росянка или венерина мухоловка.
      Бос сконструировал несколько приборов, позволявших очень точно регистрировать временной ход реакций раздражения. С их помощью ему удалось установить, что растение реагирует на прикосновение хотя и быстро, но не мгновенно - время запаздывания около 0,1 секунды. И такая скорость реакции сопоставима со скоростью нервной реакции многих животных.
      Период же сокращений, то есть время полного складывания листа, оказался равным в среднем 3 секундам.
      Причем мимоза реагировала по-разному в различные времена года: зимою она как бы засыпала, к лету пробуждалась.
      Кроме того, на время реакции оказывали влияние различные наркотические вещества и даже ... алкоголь! Наконец индийский исследователь установил, что имеется определенная аналогия между реакцией на свет у растений и у сетчатки глаз животных. Он доказал, что растения обнаруживают усталость точно так же, как и мышцы животных.
      "Я теперь знаю, что у растений имеются дыхание без легких или жабер, пищеварение без желудка и движение без мышц, - подводит Бос итог своим исследованиям. - Теперь мне кажется правдоподобным, что у растений может иметь место и такого же рода возбуждение, какое встречается у высших животных, но без наличия сложной нервной системы..."
      И он оказался прав: последующие исследования позволили выявить у растений нечто вроде "карикатуры на нервную клетку", по меткому выражению одного исследователя. Тем не менее этот упрощенный аналог нервной клетки животного или человека исправно выполнял свой долг - передавал импульс возбуждения от датчика к исполнительному органу. И листок, лепесток или тычинка приходят в движение...
      Подробности механизма управления подобными движениями, пожалуй, лучше всего рассмотреть на опыте А.М.Синюхина и Е.А.Бритикова, изучавших распространение потенциала действия в двухлопастном рыльце цветка инкарвилии при возбуждении.
      Если кончик одной из лопастей испытывает механическое прикосновение, то уже через 0,2 секунды возникает потенциал действия, распространяющийся к основанию лопасти со скоростью 1,8 см/с. Спустя секунду он достигает клеток, расположенных в месте сочленения лопастей и вызывает их реакцию. Лопасти приходят в движение через 0,1 секунды после прихода электрического сигнала, а еще 6-10 секунд длится сам процесс закрытия. Если растение больше не трогать, то через 20 минут лепестки снова полностью раскрываются.
      Как оказалось, растение способно производить и куда более сложные действия, чем простое закрытие лепестков. Некоторые растения реагируют на определенные раздражения весьма специфическим образом. Например, стоит по цветку липы начать ползать пчеле или иному насекомому, и цветок тотчас начинает выделять нектар. Как будто понимает, что пчела заодно перенесет и пыльцу, а значит, будет способствовать продолжению рода.
      Причем у некоторых растений при этом, говорят, даже повышается температура. Чем вам не приступ любовной лихорадки?
      ЧТО ПОКАЗАЛ
      "ДЕТЕКТОР ЛЖИ"?
      Филодендрон сочувствует креветке.
      Если вы полагаете, что рассказанного недостаточно, чтобы поверить - и у растений могут быть чувства, вот вам еще одна история.
      Началось все, пожалуй, вот с чего.
      В 50-е годы в США существовали две компании по выращиванию ананасов. Одна из них имела плантации на Гавайских островах, другая - на Антильских. Климат на островах сходный, почвы тоже, а вот на мировом рынке антильские ананасы покупали охотнее, они были более крупными и вкусными.
      Почему?
      Пытаясь ответить на этот вопрос, производители ананасов испробовали все способы и методы, которые приходили на ум. На Гавайские острова даже вывозили саженцы с Антильских. И что же? Выросшие ананасы ничем не отличались от местных.
      В конце концов Джон Мейс-младший, психиатр по профессии и весьма любознательный человек по складу характера, обратил внимание на такую тонкость. За ананасами на Гавайях ухаживали местные жители, а на Антилах привезенные из Африки негры.
      Гавайцы работают медленно и сосредоточенно, а вот негры беззаботно распевают во время работы. Так может все дело в песнях?
      Терять компании было нечего, и на Гавайских островах тоже появились поющие негры. И вскоре гавайские ананасы ничем нельзя было отличить от антильских.
      Доктор Мейс, впрочем, на том не успокоился. Он поставил обоснование своей догадки на научную основу. В специально оборудованной оранжерее исследователь собрал растения разных видов и стал проигрывать сотни мелодий. После 30 тысяч опытов ученый пришел к заключению: растения воспринимают музыку и реагируют на нее.
      Более того, они обладают определенными музыкальными пристрастиями, особенно цветы. Большинство предпочитает мелодичные пьесы со спокойными ритмами, но некоторым - скажем, цикломенам - больше по нраву джаз.
      Мимозы и гиацинты неравнодушны к музыке Чайковского, а примулы, флоксы и табак - к операм Вагнера.
      Впрочем, к полученным результатам никто, кроме специалистов по ананасам да самого доктора Мейса, всерьез не отнесся. Ведь иначе пришлось бы признать, что растения имеют не только органы слуха, но и память, какие-то чувства... И об опытах Мейса со временем скорее всего попросту забыли бы, если бы данная история не получила неожиданное продолжение.
      Теперь уже в лаборатории профессора Клива Бакстера.
      В 1965 году Бакстер занимался усовершенствованием своего детища одного из вариантов "детектора лжи", или полиграфа. Вы, вероятно, знаете, что работа этого устройства основана на фиксировании реакции испытуемого на задаваемые вопросы. При этом исследователи знают, что сообщение заведомо ложных сведений вызывает у подавляющего большинства людей специфические реакции - учащение пульса и дыхания, повышенную потливость и т.д.
      В настоящее время существует несколько видов полиграфов. Скажем, полиграф Ларсена измеряет давление крови, частоту и интенсивность дыхания, а также время реакции - промежуток между вопросом и ответом. Ну а полиграф Бакстера основан на гальванической реакции человеческой кожи.
      Два электрода прикрепляют к тыльной и внутренней сторонам пальца. По цепи пропускается небольшой электрический ток, который затем через усилитель подается на самописец. Когда испытуемый начинает волноваться, он больше потеет, электросопротивление кожи падает и кривая самописца выписывает пик.
      И вот, работая над усовершенствованием своего прибора, Бакстер додумался подсоединить датчик к листку домашнего растения филодендрона. Теперь нужно было как-то заставить растение почувствовать эмоциональный стресс.
      Исследователь опустил один из листочков в чашку с горячим кофе никакой реакции. "А если испробовать огонь?" - подумал он, доставая зажигалку. И не поверил своим глазам: кривая на ленте самописца энергично поползла вверх!
      Действительно, в это трудно было поверить: ведь получалось, что растение прочло мысли человека. И тогда Бакстер поставил другой эксперимент. Автоматический механизм в моменты, выбранные датчиком случайных чисел, опрокидывал чашку с креветкой в кипяток.
      Рядом стоял все тот же филодендрон с наклеенными на листья датчиками. И что же? Самописец всякий раз при опрокидывании чашки фиксировал эмоциональную кривую: цветок сочувствовал креветке.
      Бакстер не успокоился и на этом.
      Как истый криминалист, он смоделировал преступление. В комнату, где находились два цветка, по очереди заходило шесть человек. Седьмым был сам экспериментатор. Войдя, он увидел, что один из филодендронов сломан. Кто это сделал? Бакстер попросил участников эксперимента снова по одному пройти через комнату. В тот момент, когда в помещение зашел человек, сломавший цветок, датчики зафиксировали эмоциональный всплеск: филодендрон опознал "убийцу" собрата!
      Зри в корень. Опыты Бакстера наделали немало шума в научном мире.
      Их попытались воспроизвести многие. И вот что из этого вышло.
      ...Марсель Фогель работал в фирме ИБМ и преподавал в одном из университетов Калифорнии. Когда студенты дали ему журнал со статьей Бакстера, Фогель решил, что приведенные опыты - не более как надувательство. Однако любопытства ради решил воспроизвести эти эксперименты вместе со своими учениками.
      Через некоторое время подвели итоги. Ни одной из трех групп студентов, работавших самостоятельно, не удалось получить описанные эффекты в полной мере. Однако сам Фогель сообщил, что растения действительно могут реагировать на человеческое участие.
      В качестве доказательства он привел описание опыта, который, по его совету, провела его приятельница Вивьен Уайлей. Сорвав два листа камнеломки в собственном саду, она поместила один из них на ночном столике, другой - в столовой. "Ежедневно, как только я вставала, рассказывала она Фогелю, - я смотрела на лист, лежащий около моей кровати, и желала ему долгой жизни, в то время как не хотела обращать внимание на другой лист..."
      Через некоторое время разница была видна невооруженным глазом. Лист у кровати продолжал оставаться свежим, как будто его только что сорвали, в то время как второй лист безнадежно завял.
      Однако этот эксперимент, согласитесь, не мог быть признан строго научным. Тогда Фогель решил произвести другой опыт. Филодендрон был подключен к гальванометру и самописцу. Ученый стоял у растения полностью расслабленный, едва касаясь листка руками. Самописец чертил ровную линию. Но стоило Фогелю мысленно обратиться к растению, как самописец начал выписывать серию пиков.
      В следующем эксперименте Фогель подключил два растения к одному прибору и срезал лист с первого растения. Второе растение отреагировало на боль, причиненную собрату, но после того как экспериментатор обратил на него свое внимание. Растение как будто понимало: иначе жаловаться бесполезно...
      Фогель рассказал о своих экспериментах в печати, и это, в свою очередь, вызвало поток дополнительных исследований и предложений. Таможенники видели в чувствительности растений еще одну возможность контроля за контрабандой в аэропортах, возможность выявления террористов еще до того, как они ступят на борт воздушного судна. Армия интересовалась поисками путей измерения эмоционального состояния люден посредством растений. Ну а военно-морские силы в лице психоаналитика-экспериментатора Элдона Байрда вместе с сотрудниками лаборатории перспективного планирования и анализа Штаба морской артиллерии в Силвер Спринг, штат Мериленд, не только успешно повторили эксперименты Бакстера, но и усилили управление эмоциональной реакцией, дополнительно воздействуя на растения инфракрасным и ультрафиолетовым излучением...
      Дошла весть о подобных экспериментах и до отечественных специалистов.
      В 70-е годы одна из экспериментальных проверок опытов Бакстера была проведена в лаборатории В.Пушкина (Институт общей и педагогической психологии). Ученых интересовало, на что именно реагируют растения: на эмоциональное состояние человека или на его подозрительно-опасные действия? По идее ведь человек, который сломал цветок, не испытывал никаких чувств, он просто выполнил поручение.
      И вот московские психологи стали погружать испытуемых в гипнотическое состояние и внушать им разные эмоции.
      Человек не производил особых действий, но его эмоциональное состояние, безусловно, менялось. И что же? Датчики, прикрепленные к листьям бегонии, стоявшей в трех метрах от испытуемого, регистрировали импульсы величиной около 50 микровольт как раз в те моменты, когда человек переходил из одного состояния в другое.
      В общем, в 200 опытах повторялось в разных вариациях одно и то же: в ответ на перемену в эмоциональном состоянии человека менялся и электрический потенциал, вырабатываемый растением. Чтобы объяснить это, профессор Пушкин выдвинул теорию, отчасти напоминавшую взгляды Мейса. "Наши опыты, - говорил он, - свидетельствуют о единстве информационных процессов, протекающих в клетках растения и в нервной системе человека; они ведь тоже состоят из клеток, хотя и другого типа. Это единство наследие тех времен, когда на Земле появилась первая молекула ДНК носитель жизни и общий предок растений и человека. Было бы удивительно, если такого единства не существовало..."
      Такое предположение было подтверждено и в результате опытов, проведенных на кафедре физиологии растений Тимирязевской академии под руководством профессора И.Гунара.
      Впрочем, поначалу профессор принял иноземные идеи в штыки. "В двух соседних сосудах стояли растения подсолнечника и мимозы, - описывал он один из первых опытов. - К одному из них были подсоединены датчики приборов, другие растения в этот момент подрезались ножницами. Гальванометры никак нс реагировали на наши "преступные" действия. Растения оставались безучастными к судьбе соседей-соплеменников. Потом кто-то из нас подошел поближе к сосуду с мимозой, подсоединенной к прибору. Стрелка качнулась..."
      Из этого факта ученый делает такой вывод: "Любой школьник, знакомый с азами электростатики, поймет, что то было отнюдь не чудо. Всякое способное проводить ток физическое тело или система тел обладает определенной электрической емкостью, которая меняется в зависимости от взаимоположения объектов. Стрелка нашего гальванометра стояла незыблемо до тех пор, пока оставалась неизменной емкость системы.
      Но вот лаборант шагнул в сторону, и распределение электрических зарядов в системе нарушилось..."
      Конечно, все можно объяснить и так.
      Однако спустя некоторое время сам профессор меняет точку зрения. Его приборы-таки зарегистрировали у растений электрические импульсы, подобные нервным всплескам человека и животных. И профессор заговорил совсем по-другому: "Можно полагать, что сигналы из внешней среды передаются в центр, где после их обработки и подготавливается ответная реакция".
      Ученому даже удалось отыскать этот центр. Он оказался расположен в шейке корней, которые имеют свойство сжиматься и разжиматься подобно сердечной мышце.
      Растения, по-видимому, умеют обмениваться сигналами, у них существует свой сигнальный язык, подобный языку примитивных животных и насекомых, продолжал исследователь свои рассуждения. Одно растение, меняя электрические потенциалы в своих листьях, может сообщить другому об опасности.
      Словом, заключал Гунар, если не считать прикованности растений к своему месту, никакой разницы между ними и животными нет.
      Растения радируют. Ну а каков все-таки механизм сигнализации согласно современным представлениям? Он раскрывался по частям. Одно звено сигнализации в те же 70-е годы, когда происходило большинство описанных выше исследований, раскрыл Кларенс Райян, молекулярный биолог из университета штата Вашингтон. Он обнаружил, что, как только гусеница принимается жевать лист на помидорном кусте, остальные листья тотчас начинают вырабатывать протаиназу - вещество, которое связывает у гусениц пищеварительные ферменты, тем самым затрудняя, а то и делая невозможным усвоение ею пищи.
      Правда, сам Райян предположил, что сигналы передаются с помощью какой-то химической реакции. Однако на деле все оказалось не совсем так. Разрушенные челюстями гусеницы растительные клетки теряют воду. При этом действительно начинается цепочка химических реакций, которая в конце концов приводит в движение заряженные частицы раствора - ионы. И те распространяются по растительному организму, неся электрические сигналы точно так же, как волна нервного возбуждения распространяется в организмах некоторых примитивных животных. Только это оказались не насекомые, как полагал профессор Гунар, а медуза и гидра.
      Именно в мембранах клеток этих животных обнаружены особые соединительные щели, через которые и движутся электрические сигналы, переносимые положительно или отрицательно заряженными ионами.
      Сходные щели-каналы есть в мембранах растительных клеток. Называются они "плазмодезматы". По ним и движутся от клетки к клетке сигналы тревоги. Более того, любое движение электрического заряда приводит к возникновению электромагнитного поля.
      Так что вполне возможно, эта сигнализация служит двоякой цели. С одной стороны, она заставляет другие листья данного растения или даже других растений приступить к выработке ингибиторов, как это уже говорилось выше.
      А с другой стороны, возможно, эти сигналы призывают на помощь, скажем, птиц - естественных врагов тех же гусениц, напавших на помидорный куст.
      Эта мысль кажется тем более естественной, что профессору биологии из университета штата Небраска Эрику Дэвису недавно удалось установить, что ионная сигнализация свойственна нс только растениям, но и многим животным, обладающим развитой нервной системой. Зачем она им? Разве что в качестве приемника, настроенного на сигналы чужой беды... Ведь вспомните, филодендрон в опытах Бакстера реагировал на сигналы бедствия, издаваемые креветкой.
      Таким образом, флора и фауна смыкают свои ряды, пытаясь противостоять натиску рода человеческого. Ведь очень часто мы, не задумываясь, наносим вред и тем и другим. А пора бы человеку, наверное, уж перестать осознавать себя этаким покорителем природы. Ведь он - не более как ее часть...