Алессандра Виола
О чем думают растения?

Растения – всегда вторая скрипка

В наши дни не у кого ни вызывает удивления, что многие невероятные научные открытия, сделанные в результате экспериментов с растениями, на протяжении десятилетий «подтверждались» в экспериментах на животных. Фундаментальные механизмы жизнедеятельности, которые полностью игнорировались или в значительной степени недооценивались, пока относились к области ботаники, вдруг становились общеизвестны, когда выявлялись у животных.

Например эксперименты Грегора Иоганна Менделя (1822–1884), проведенные на горохе, стали отправной точкой для развития генетики, но на протяжении 40 лет выводы Менделя практически полностью игнорировались, пока в результате экспериментов на животных не начался расцвет генетики. Или счастливая история открытия подвижности геномов Барбарой Мак-Клинток (1902–1992), удостоенной за эту работу Нобелевской премии. До того как Мак-Клинток не доказала обратное, все считали, что геном каждого организма не изменяется в процессе его жизни. «Стабильность генома» была неприкосновенной научной догмой. В 1940-х гг. в результате серии экспериментов на кукурузе Мак-Клинток обнаружила, что этот принцип вовсе не является неопровержимым.

Ее открытие имеет основополагающее значение. Так почему же она получила Нобелевскую премию только через 40 лет? Причина проста: ее эксперименты были выполнены на растениях, и, поскольку выводы Мак-Клинток шли вразрез с академической догмой, научное сообщество ей не доверяло. Однако в начале 1980-х гг. аналогичные эксперименты на животных подтвердили возможность изменчивости геномов других видов организмов, и это «повторное открытие», а не только ее собственные результаты, позволили присудить Мак-Клинток Нобелевскую премию и признать ее вклад в это открытие.

Конечно же подвижность геномов – далеко не единственный пример подобных открытий. Список весьма длинен – от открытия клеточной структуры организмов до РНК-интерференции, за исследование которой Эндрю Файер и Крейг К. Мелло были удостоены

Нобелевской премии в 2006 г. На самом деле они «повторно открыли» на червях Caenorhabditis elegans то же явление, которое за 20 лет до этого Ричард Йоргенсен выявил в экспериментах с петунией. И что же? Никто не знает об экспериментах с петунией, но эксперименты на примитивном черве (но на животном!) были отмечены Нобелевской премией по физиологии и медицине.

Таких примеров существует гораздо больше, но их суть одна и та же: мир растений всегда находится на втором месте, даже в академических кругах. И при этом растения часто используются в исследованиях благодаря сходству их физиологии с физиологией животных, не говоря уже о том, что эксперименты на растениях вызывают меньше этических проблем. Но так ли мы уверены в том, что этическая сторона экспериментов на растениях несущественна? Мы надеемся, что данная книга поможет разрешить некоторые сомнения на этот счет.

Когда наконец исчезнет абсурдное, приниженное восприятие растительного мира по сравнению с миром животных, мы сможем изучать растения в связи с их отличиями от животных, а не в связи с их сходством – это ведь гораздо полезнее. Нам откроются новые удивительные возможности для исследований. Но пока позволительно спросить: что заставило блестящего ученого посвятить свою жизнь исследованию растений, а не животных, хотя было понятно, что это в значительной степени исключает возможность научного признания?

Как мы уже видели, данная ситуация является естественным результатом нашей культурной традиции.

В жизни, как и в науке, растительному миру отводится нижняя ступенька иерархической лестнице живых существ. Все царство растений в целом остается недооцененным, несмотря на то, что от него зависит выживание планеты и ее будущее.

В жизни, как и в науке, растительному миру отводится нижняя ступенька иерархической лестницы живых существ.

Глава 2
Растения – чужаки

Люди живут рядом с растениями с момента своего появления на Земле около 200 000 лет назад. Казалось бы, этого времени вполне достаточно, чтобы познакомиться. Однако нам не хватило 200 000 лет, чтобы как следует понять растения. Мы очень мало знаем о растительном мире и, возможно, воспринимаем растения примерно так же, как их воспринимали первые Homo sapiens.

Продемонстрировать это напрямую невозможно, но можно прояснить с помощью нескольких примеров. Допустим, мы хотим описать свойства какого-то животного, например кота. Что можно сказать о коте? Это сообразительное, хитрое, привязчивое, контактное, приспосабливающееся, шустрое и быстрое животное, и список эпитетов можно продолжать и дальше. А теперь попробуем описать растение, скажем, дуб. Что можно сказать о дубе? Дубы обычно высокие, раскидистые, сучковатые, пахучие… Ачто еще? Наверное, нам удастся описать несколько свойств, передающих практические характеристики дуба. Но, безусловно, мы не станем говорить о его «социальном поведении», тогда как при описании кота мы бы отметили, что это общительное животное (хотя эпитет «независимое» тоже вполне подходит). При описании растений нам не придет в голову использовать прилагательные, относящиеся к чувствительности или интеллекту – никто не назовет дуб «нежным»!

Но тут что-то не так. Как может быть, что на планете выжило и эволюционировало разумное существо, не имеющее социальных связей и не способное общаться с окружающим миром? Если бы растения действительно были столь мало функциональными, естественный отбор давно привел бы к их исчезновению!

Нет нужды отправляться за доказательствами в далекое прошлое. Научные исследования последних десятилетий показали, что растения способны чувствовать, имеют сложные общественные связи и общаются с другими растениями и с животными, о чем мы поговорим в следующих главах. Так почему же люди до сих пор воспринимают растения только в качестве сырьевого материала, источника пищи или декорации? Что мешает нам выйти за пределы древнего и поверхностного восприятия этой формы жизни?

Почему же люди до сих пор воспринимают растения только в качестве сырьевого материала, источника пищи или декорации?

Эвглена и парамеций: достойные соперники?

Кроме культурной традиции, о которой мы говорили в первой главе, на наше восприятие растительного мира влияют еще два других фактора: эволюция и время.

Давайте начнем с рассмотрения эволюционного фактора и проанализируем ситуацию, выяснив, какой смысл мы вкладываем в понятие «эволюция». Эволюцией называют медленные непрерывные процессы адаптации организмов к внешним условиям, в результате которых они приобретают характеристики, максимально способствующие выживанию. В этом процессе каждый вид приобретает или теряет какие-то признаки и способности в соответствии с характеристиками среды обитания. Конечно же, все это происходит за очень протяженные отрезки времени, но в результате между исходным видом и его ныне существующим потомком накапливаются макроскопические различия. Эволюция играет ведущую роль в дифференцировке растений и животных, и сегодня отчасти именно это мешает нам достаточно глубоко проникнуть в суть мира растений.

Чтобы понять, о чем идет речь, давайте сделаем шаг назад.

Известно, что первые одноклеточные организмы, появившиеся на нашей планете, были водорослями – т. е. живыми организмами растительного типа. Благодаря фотосинтезу они наполнили атмосферу кислородом, что способствовало распространению жизни на Земле, в том числе появлению эукариотических клеток (животных).

Тогда, как и сейчас, растительные и животные клетки различались не так сильно, как думают многие. Вообще говоря, растительные клетки устроены сложнее животных, поскольку имеют дополнительные органеллы – хлоропласты, в которых происходит фотосинтез, – а также окружены клеточной стенкой, которая делает их намного более прочными, чем клетки животных. Но за исключением этих двух различий растительные и животные клетки очень похожи друг на друга.

Так почему же при сравнении одноклеточных «растений» и одноклеточных «животных» мы всегда воспринимаем последние как более сложные, более продвинутые в эволюционном плане – т. е. обладающие очевидным превосходством?

Давайте сравним два одноклеточных существа – животное парамеций и растение эвглену. Называя парамеций животным, мы делаем некоторое допущение, поскольку наряду с другими простейшими (протозоями) теперь он относится к другой классификационной группе – к протистам^[4]. Однако всего несколько лет назад парамеций рассматривали в качестве животного. Как следует из названия, протозои – это первичные животные (греческое слово protozoa состоит из двух корней: protos — первый и zoon — животное).

Парамеций (инфузория туфелька) – малюсенькое одноклеточное существо, покрытое ресничками, которые действуют как весла, позволяя животному перемещаться в воде. Если вы взглянете на парамеций через микроскоп, вас восхитят его эволюционные приспособления и те движения, которые позволяют ему быть столь элегантным. Это истинный чемпион среди живых существ: это всего одна клетка, но она обладает удивительным спектром возможностей. Описывая другое маленькое амебоподобное существо в книге «Поведение низших организмов» (Behavior of the Lower Organisms), вышедшей в 1906 г., Герберт Спенсер Дженнингс (1868–1947), задавался вопросом, признали бы мы разумность хищной амебы, если бы она была размером с кита и представляла опасность для человека.

Рис. 2–1. Сравнение структуры парамеция и эвглены.

Оба организма чрезвычайно малы, но у второго есть примитивный глаз (фоторецептор), с помощью которого он воспринимает свет

Но существует и другое чудо природы, микроскопическая одноклеточная водоросль – эвглена зеленая. Это существо тоже может быть отнесено к протестам, но, безо всяких сомнений, оно имеет растительную природу.

Изучение таких простых организмов и обнаружение их невероятных возможностей может помочь нам осознать причину нашего пренебрежительного отношения к миру растений. Что общего между этими двумя одноклеточными организмами и чем они различаются? Действительно ли животные обладают минимальной формой разума, которого нет у растений?

Действительно ли животные обладают минимальной формой разума, которого нету растений?

Чтобы прийти к общим выводам, давайте начнем с инфузории. Этот малюсенький организм обладает удивительными возможностями: например, он умеет находить пищу и двигаться в ее сторону.

Понятно, что для жизни эвглене тоже нужна энергия. Обычно она обеспечивает себя энергией за счет фотосинтеза, как все растения, но если света недостаточно, она не погибает, а превращается в хищника и начинает вести себя подобно животному. Она тоже может обнаруживать пищу и двигаться в ее направлении. Да, это растение, но оно способно двигаться! Эта микроскопическая водоросль перемещается с помощью тонкого жгутика.

Конечно же, и парамеций, и эвглена могут воспроизводить самих себя. Если вы следите за их движениями в воде, вы не заметите между ними серьезных различий. Через тело парамеция проходят передающие информацию электрические сигналы. По этой причине его даже называли «плавучим нейроном». Однако через клетку эвглены тоже проходят аналогичные электрические импульсы, так что и в этом отношении эти существа похожи друг на друга.

Выходит, их способности эквивалентны, и соревнование между растениями и животными заканчивается вничью? Вовсе нет, только результат соревнования – не такой, как все ожидали. Побеждает в соревновании не парамеций, а эвглена, которая обладает свойством, отсутствующим у ее противника: она умеет осуществлять фотосинтез. Для выполнения этой функции она использует зачаточную форму световосприятия, что позволяет ей улавливать свет и находить для этого оптимальное положение.

Но если эвглена может делать все то же самое, что делает парамеций, плюс получать энергию путем переработки солнечного света, почему никто и никогда не называл ее «плавучим нейроном» или не придумал для нее какого-то другого определения, передающего ее удивительные способности? Трудно сказать. По-видимому, не существует никакого рационального объяснения для общего нежелания воспринимать очевидные научные факты, подтверждающие более широкий спектр возможностей клеток растений по сравнению с клетками животных.

Пятьсот миллионов лет назад

Чтобы обсудить эволюционный фактор, упомянутый в начале главы, нам нужно вернуться на 500 млн лет назад, к тому моменту, когда началось расхождение ветвей животных и растений. Древнейшие организмы стали развиваться по двум расходящимся путям, суть которых кратко можно обозначить так: растения избрали стационарный способ существования, а животные – подвижный. Заметим, между прочим, что в свое время выбор людьми оседлого образа жизни привел к возникновению первых великих цивилизаций.

Таким образом, растениям понадобилось добывать все необходимое для жизни из почвы, воздуха и солнечного света, а животные стали питаться другими животными или растениями и для этого разработали многочисленные типы движения (бег, полет, плавание и др.). На этом основании растения относят к автотрофам (от греч. autos — само и trophe— пища), что означает, что они самодостаточны – не нуждаются в других живых существах для выживания, а животных – к гетеротрофам (от греч. eteros — другой и trophe – пища), поскольку для выживания им нужны другие живые существа.

Последние 500 млн лет эволюция растений и животных шла совершенно разными путями.

Из поколения в поколение этот изначальный выбор приводил к появлению других фундаментальных различий между растениями и животными, так что теперь их можно рассматривать как инь и ян, белое и черное, в мире экосистем. Растения неподвижны, животные перемещаются, растения пассивны, животные агрессивны, растения медленны, животные быстры. Мы можем найти десятки таких противопоставлений, но все они говорят об одном и том же: последние 500 млн лет эволюция растений и животных шла совершенно разными путями.

Исходный выбор стационарного или подвижного образа жизни со временем привел к невероятному различию строения и способа существования организмов: животные защищаются, кормятся, а также воспроизводятся за счет перемещения, а растения не двигаются с места и поэтому нашли совершенно оригинальные (для нас как для представителей мира животных) решения.