Николай Непомнящий – 100 великих тайн из жизни растений (страница 60)
Хелен Стейнер при поддержке Microsoft работает над художественным проектом Florence — системой для «общения» с комнатными растениями. По замыслу передавать растению сигналы можно с помощью света и цвета, а ответ узнавать по составу выделяемых летучих веществ и по общему состоянию растения. Компьютерный алгоритм «переводит» эти сигналы в слова обычной человеческой речи.
Они двигаются. Все эти «чувства» и «коммуникации» помогают растениям находить воду, питательные вещества и свет, защищаться от паразитов и травоядных, атаковать самим. Они позволяют перестраивать метаболизм, расти и переориентировать положение листьев — двигаться. Поведение венериной мухоловки может показаться чем-то невероятным: мало того что это растение ест животных, оно еще и охотится на них. Но насекомоядная хищница не исключение среди прочей флоры. Всего лишь ускорив видеозапись недели из жизни подсолнуха, мы увидим, как он поворачивается за солнцем и как «засыпает» по ночам, закрывая листья и цветки. В ускоренной съемке растущий кончик корня выглядит совершенно как червяк или гусеница, ползущая к цели.
Мышц у растений нет, и движение обеспечивается ростом клеток и тургорным давлением, «плотностью» их наполнения водой. Клетки действуют как сложно скоординированная гидравлическая система. Задолго до видеозаписей и техники «таймлапс» на это обратил внимание Дарвин, который изучил медленные, но явные реакции растущего корешка на окружающую обстановку. Его книга «Движение растений» завершается знаменитым: «Едва ли будет преувеличением сказать, что кончик корешка, наделенный способностью направлять движения соседних частей, действует подобно мозгу одного из низших животных… воспринимающему впечатления от органов чувств и дающему направление различным движениям».
Некоторые ученые восприняли слова Дарвина как очередное прозрение. Биолог из Флорентийского университета Стефано Манкузо обратил внимание на особую группу клеток на растущих кончиках стебля и корней, которая находится на границе между делящимися клетками апикальной меристемы и продолжающими рост, но не деление, клетками зоны растяжения. Еще в конце 1990-х Манкузо обнаружил, что активность этой «переходной зоны» направляет увеличение клеток зоны растяжения, а тем самым — движение всего корня. Происходит это за счет перераспределения ауксинов, которые служат основными гормонами роста растений.
Координация. Растения обладают замечательным чувством положения собственного «тела» в пространстве. Положенное набок растение сориентируется и продолжит рост в новом направлении, прекрасно различая, где верх, а где низ. Находясь на вращающейся платформе, оно будет расти по направлению центробежной силы. И то и другое связано с работой статоцитов, клеток, которые содержат тяжелые сферы-статолиты, оседающие под силой тяжести. Их положение и позволяет растению верно «чувствовать» вертикаль.
Они думают? Как и во многих других тканях, в самих клетках переходной зоны ученые замечают весьма знакомые изменения поляризации мембраны. Заряды внутри и снаружи их колеблются, подобно потенциалам на мембранах нейронов. Разумеется, производительности настоящего мозга такой крошечной группе никогда не добиться: в каждой переходной зоне не больше нескольких сотен клеток. Но даже у небольшого травянистого растения корневая система может включать миллионы таких развивающихся кончиков. В сумме они дают уже вполне внушительное количество «нейронов». Структура этой мыслящей сети напоминает децентрализованную, распределенную сеть Интернета, а ее сложность вполне сравнима с настоящим мозгом какого-нибудь млекопитающего.
Трудно сказать, насколько этот «мозг» способен мыслить, но вот израильский ботаник Алекс Касельник и его коллеги обнаружили, что во многих случаях растения действительно ведут себя почти как мы. Обыкновенный посевной горох ученые поставили в условия, при которых он мог наращивать корни в горшок со стабильным содержанием питательных веществ либо в соседний, где оно постоянно менялось. Оказалось, что, если в первом горшке пищи достаточно, горох предпочтет его, но если ее слишком мало, то начнет «рисковать», и больше корней вырастет во втором горшке.
Не все специалисты оказались готовы принять мысль о возможности мышления у растений. По видимости, больше других она потрясла самого Стефано Манкузо: сегодня ученый является основателем и главой уникальной «Международной лаборатории нейробиологии растений» и призывает заняться разработкой «растительноподобных» роботов. В этом призыве есть своя логика. Ведь если задачей такого робота будет не работа на космической станции, а исследование водного режима или мониторинг среды, то не стоит ли ориентироваться на растения, которые столь замечательно к этому приспособлены? А когда придет время заняться терраформированием Марса, то кто лучше растений «подскажет», как вернуть жизнь пустыне?.. Осталось узнать, что думают об освоении космоса сами растения.
Самые древние растения на Земле
Одними из первых представителей флоры стали сине-зеленые водоросли, существующие на сегодняшний день. Постепенно увеличивалось видовое разнообразие, появлялись новые формы. Некоторые растения практически не изменились с момента их появления. Конкретные представители флоры существуют так долго, что застали все изменения, которые происходили с нашей планетой.
Жизнь на планете Земля зародилась несколько миллиардов лет назад. Ученые до сих пор не могут точно сказать, как выглядели первые представители флоры и фауны — слишком мало сохранилось материалов для исследований. Однако можно отследить примерную эволюцию растительного мира.
Именно водоросли являются самыми древними представителями флоры. Несмотря на то что они не оставили после себя никаких следов, их роль сложно недооценить — водоросли наполнили атмосферу кислородом, сделав возможным появление жизни на суше.
Есть несколько видов растений, которые сохранили свой внешний вид и биологические свойства с древних времен. Некоторые их представители настолько старые, что застали практически все события, происходящие на нашей планете.
Сине-зеленые водоросли. С биологической точки зрения они являются бактериями, но многие специалисты относят их к царству растений. Уникальность их в том, что сине-зеленые водоросли способны как к фотосинтезу, так и поглощению уже готовых органических веществ из атмосферы.
Сине-зеленые водоросли — самые древние представители флоры. Чаще всего они встречаются в пресных водоемах, но могут жить и на суше, в соленой воде и даже горячих источниках. Эти удивительные организмы могут появиться даже в квартире, например, если надолго оставить емкость с водой или аквариум на солнце.
Селагинелла. Это необычное растение напоминает небольшой папоротник высотой до 10 сантиметров. Селагинелла, или ковровый папоротник, относится к одному из древнейших разновидностей флоры — плаунам. В естественной среде она произрастает в тропических лесах, на болотах. Вырастить селагинеллу можно и дома, но добиться ее активного роста сложно, это прихотливое к уходу растение.
Селагинелла — единственный вид плаунов, сохранившийся до наших дней.
Гинкго. Согласно исследованиям биологов, впервые гинкго появились около 250 миллионов лет назад. Предки сегодняшних деревьев были свидетелями пермского вымирания, которое привело к исчезновению почти 95 % всех живых существ на планете.
Это реликтовое растение, относящееся к группе голосеменных. Сегодня чаще всего гинкго можно встретить в парках Китая и Японии. Дерево легко узнать по необычной форме листьев, которые напоминают маленький веер.
Гинкго сохранилось до наших дней благодаря уникальной способности адаптироваться к внешней среде, они могут жить в любых условиях. После того как в 1945 году на Хиросиму сбросили атомную бомбу, гинкго были единственными растениями, которые никак не пострадали от воздействия радиации.
Хвощи появились на Земле в позднем палеозое
Метасеквойя. Растение долго время считалось вымершим — исследователи находили только окаменевшие останки. Первая живая метасеквойя была обнаружена в 1943 году в горах Китая. Проведенный анализ ДНК доказал, что это хвойное дерево не изменилось со времен, когда жили динозавры. Сегодня ведется активная работа по восстановлению и увеличению популяции.
Секвойядендрон гигантский. Всего в мире осталось только 500 экземпляров этого исполинского дерева, находятся они в охраняемом парке в Северной Америке. Гигантская секвойядендрон впечатляет не только своей историей (первые представители появились около 100 миллионов лет назад), но и размерами. Ее ствол может достигать до 10 метров в диаметре. Живет дерево около 4 тысяч лет.