Растения думают и запоминают

Растения способны передавать и хранить информацию об интенсивности и спектральном составе света от одного листа к другому. Это напоминает работу нервной системы людей и животных, утверждают польские ученые.

Древнегреческий ученый Аристотель, размышляя, что собой представляют растения, определил их как живые организмы, неспособные самостоятельно передвигаться. За две с лишним тысячи лет, что прошли со времен Аристотеля, были открыты грибы и бактерии, классифицированные в итоге в отдельные царства живых организмов, и обнаружилось, что растения способны «думать» и обладают «памятью».

Два последних утверждения вовсе не являются слишком смелыми, как можно поначалу подумать.

К таким выводам пришли польские ученые во главе со Станиславом Карпинским из Варшавского университета наук о жизни, которые провели ряд экспериментов с резуховидкой Таля, растением из рода Arabidopsis. Эти растения обладают коротким годичным циклом развития (они могут пройти полный цикл развития за шесть недель) и потому часто используются в биологических исследованиях в качестве модельного организма.

Считается, что Arabidopsis в ботанике – это то же, что лабораторная мышь и плодовая мушка в зоологии.

Известно, что растениям свет так же необходим, как человеку нужен воздух. Под действием света в растениях происходят реакции фотосинтеза, в ходе которых растения не только поглощают углекислый газ и выделяют кислород, но и образуют свои новые клетки, то есть растут и эволюционируют.

В своем эксперименте ученые фиксировали влияние света на резуховидку. Так, они помещали растение в темноту и затем локально освещали отдельные листья внизу. Свет, естественно, вызывал химические реакции в освещенных листьях, что ученые благополучно зафиксировали.

Но, что удивительно, такие же реакции были зафиксированы и у листьев, расположенных наверху.

Кроме того, эти реакции продолжились и после того, как свет был выключен.

«Это стало для нас полной неожиданностью», – признался Станислав Карпинский, рассказывая о своей работе BBC.

Группа ученых установила, что, когда в клетке листа начинается химическая реакция, вызванная квантом света, возникает целый «каскад событий»: сигнал об этом передается остальной части растения через определенный вид клеток, так называемые «клетки обкладки ячейки».

Авторы работы считают, что этот механизм в растениях можно назвать аналогом нервной системы животных.

Но на этом сюрпризы не закончились. Оказалось, что растения по-разному реагируют на то, светом какого цвета они освещаются. «Были характерные реакции растения на красный, синий и белый цвет света», – рассказал руководитель исследования.

По всей видимости, растения используют информацию о световом спектре для стимулирования защитных химических реакций. Ученые внимательно исследовали этот процесс: они облучали растение в течение часа и через сутки заражали его бактериями или вирусом – и растение сопротивлялось им. Но если резуховидка сначала заражалась, а потом освещалась, то растение не могло сопротивляться инфекции.

Поскольку свет в разное время года имеет разные спектральные свойства, получается, что именно таким образом растения могут подстраивать свои защитные системы против сезонных болезней и вредителей.

Результаты своих исследований ученые представили на ежегодном заседании Общества экспериментальной биологии, которое состоялось в начале июля в Праге. Соответствующая статья принята к печати в журнале Plant Cell.

Профессор Университета города Лидс Кристин Фойер, не принимавшая участие в исследованиях, комментируя для BBC значимость работы польских ученых, заявила, что им удалось сделать «шаг вперед».

«Растения порой подвержены стрессовым ситуациям, таким как засуха или холод, но они переживают их и продолжают расти. Для этого им требуется оценить ситуацию и подготовить адекватный ответ – и это в какой-то степени форма интеллекта», – заявила профессор.