Μπορούν τα φυτά να ακούσουν, να επικοινωνήσουν;

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Είμαστε όλοι πολύ σοβινιστές. Θεωρώντας τον εαυτό μας ως την κορυφή της εξέλιξης, κατανέμουμε όλα τα έμβια όντα σε μια ιεραρχία ανάλογα με το βαθμό εγγύτητας με τον εαυτό μας. Τα φυτά μοιάζουν τόσο πολύ με εμάς που μοιάζουν να είναι πλάσματα σαν να μην είναι εντελώς ζωντανά. Στον βιβλικό Νώε δεν δόθηκαν οδηγίες για τη διάσωσή τους στην κιβωτό. Οι σύγχρονοι βίγκαν δεν θεωρούν ντροπή να αφαιρούν τη ζωή τους και οι μαχητές κατά της εκμετάλλευσης των ζώων δεν ενδιαφέρονται για τα «δικαιώματα των φυτών». Πράγματι, δεν έχουν νευρικό σύστημα, μάτια ή αυτιά, δεν μπορούν να χτυπήσουν ή να τρέξουν μακριά. Όλα αυτά κάνουν τα φυτά διαφορετικά, αλλά όχι κατώτερα σε καμία περίπτωση. Δεν οδηγούν μια παθητική ύπαρξη ενός «λαχανικού», αλλά νιώθουν τον κόσμο γύρω τους και αντιδρούν σε ό,τι συμβαίνει γύρω τους. Σύμφωνα με τα λόγια του καθηγητή Jack Schultz, «Τα φυτά είναι απλά πολύ αργά ζώα».

Ακούνε

Η μυστική ζωή των φυτών έγινε δημόσια χάρη σε μεγάλο βαθμό στο βιβλίο του Πίτερ Τόμπκινς, που εκδόθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1970, στο απόγειο της δημοτικότητας του κινήματος της Νέας Εποχής. Δυστυχώς, αποδείχθηκε ότι δεν ήταν απαλλαγμένο από πολλές αυταπάτες χαρακτηριστικές εκείνης της εποχής και έδωσε αφορμή για πολλούς μύθους, ο πιο διάσημος από τους οποίους ήταν η «αγάπη» των φυτών για την κλασική μουσική και η περιφρόνηση για τη σύγχρονη μουσική. «Οι κολοκύθες, που αναγκάστηκαν να ακούσουν ροκ, παρέκκλιναν από τα ηχεία και προσπάθησαν ακόμη και να σκαρφαλώσουν στον ολισθηρό γυάλινο τοίχο του θαλάμου», περιέγραψε ο Τόμπκινς τα πειράματα που διεξήγαγε η Ντόροθι Ρέταλακ.

Πρέπει να πω ότι η κυρία Retallack δεν ήταν επιστήμονας, αλλά τραγουδίστρια (μέτζο-σοπράνο). Τα πειράματά της, που αναπαράχθηκαν από επαγγελματίες βοτανολόγους, δεν έδειξαν ιδιαίτερη φυτική ανταπόκριση σε μουσική οποιουδήποτε στυλ. Αυτό όμως δεν σημαίνει ότι δεν ακούνε τίποτα απολύτως. Τα πειράματα έχουν δείξει ξανά και ξανά ότι τα φυτά μπορούν να αντιληφθούν και να ανταποκριθούν στα ακουστικά κύματα - για παράδειγμα, οι ρίζες του νεαρού καλαμποκιού αναπτύσσονται προς την κατεύθυνση μιας πηγής ταλαντώσεων με συχνότητα 200-300 Hz (περίπου από ένα μικρό άλας οκτάβας έως πρώτα ένα πε.). Το γιατί είναι ακόμα άγνωστο.

Γενικά, είναι δύσκολο να πούμε γιατί τα φυτά χρειάζονται «ακοή», αν και σε πολλές περιπτώσεις η ικανότητα ανταπόκρισης στους ήχους μπορεί να είναι πολύ χρήσιμη. Η Heidi Appel και ο Rex Cockcroft έχουν δείξει ότι η rezuhovidka του Tal «ακούει» τέλεια τους κραδασμούς που δημιουργούνται από την αφίδα που καταβροχθίζει τα φύλλα της. Αυτός ο δυσδιάκριτος συγγενής του λάχανου διακρίνει εύκολα τέτοιους ήχους από συνηθισμένους θορύβους όπως ο άνεμος, το τραγούδι ζευγαρώματος της ακρίδας ή οι δονήσεις που προκαλούνται από μια αβλαβή μύγα σε ένα φύλλο.

Ουρλιάζουν

Αυτή η ευαισθησία βασίζεται στο έργο των μηχανοϋποδοχέων, οι οποίοι βρίσκονται στα κύτταρα όλων των τμημάτων των φυτών. Σε αντίθεση με τα αυτιά, δεν είναι εντοπισμένα, αλλά κατανέμονται σε όλο το σώμα, όπως οι απτικοί υποδοχείς μας, και ως εκ τούτου δεν ήταν άμεσα δυνατό να κατανοήσουμε τον ρόλο τους. Έχοντας παρατηρήσει μια επίθεση, το rezukhovidka αντιδρά ενεργά σε αυτό, αλλάζοντας τη δραστηριότητα πολλών γονιδίων, προετοιμάζοντας την επούλωση τραυματισμών και απελευθερώνοντας γλυκοζινολικά, φυσικά εντομοκτόνα.

Ίσως, από τη φύση των δονήσεων, τα φυτά διακρίνουν ακόμη και τα έντομα: διαφορετικοί τύποι αφίδων ή κάμπιων προκαλούν εντελώς διαφορετικές αποκρίσεις από το γονιδίωμα. Άλλα φυτά απελευθερώνουν γλυκό νέκταρ όταν επιτίθενται, το οποίο προσελκύει αρπακτικά έντομα όπως οι σφήκες, οι χειρότεροι εχθροί των αφίδων. Και όλα αυτά σίγουρα θα προειδοποιήσουν τους γείτονες: το 1983, ο Jack Schultz και ο Ian Baldwin έδειξαν ότι τα υγιή φύλλα σφενδάμου αντιδρούν στην παρουσία κατεστραμμένων, συμπεριλαμβανομένων των αμυντικών μηχανισμών. Η επικοινωνία τους γίνεται στη «χημική γλώσσα» των πτητικών ουσιών.

Επικοινωνούν

Αυτή η ευγένεια δεν περιορίζεται στους συγγενείς, και ακόμη και τα μακρινά είδη είναι σε θέση να «καταλάβουν» το ένα τα σήματα κινδύνου του άλλου: είναι ευκολότερο να απωθήσεις μαζί τους εισβολείς. Για παράδειγμα, έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι ο καπνός αναπτύσσει μια προστατευτική αντίδραση όταν η αψιθιά που αναπτύσσεται κοντά είναι κατεστραμμένη.

Τα φυτά μοιάζουν να ουρλιάζουν από τον πόνο, προειδοποιώντας τους γείτονές τους και για να ακούσετε αυτή την κραυγή, απλά πρέπει να «μυρίσετε» καλά. Ωστόσο, το εάν αυτό μπορεί να θεωρηθεί σκόπιμη επικοινωνία είναι ακόμα ασαφές. Ίσως με αυτόν τον τρόπο το ίδιο το φυτό εκπέμπει ένα πτητικό σήμα από ορισμένα μέρη του σε άλλα και οι γείτονες διαβάζουν μόνο τη χημική «ηχώ» του. Τους παρέχεται πραγματική επικοινωνία… «Μανιτάρι Διαδίκτυο».

Τα ριζικά συστήματα των ανώτερων φυτών σχηματίζουν στενές συμβιωτικές συσχετίσεις με το μυκήλιο των μυκήτων του εδάφους. Ανταλλάσσουν συνεχώς οργανική ύλη και μεταλλικά άλατα. Αλλά η ροή των ουσιών προφανώς δεν είναι η μόνη που κινείται σε αυτό το δίκτυο.

Τα φυτά των οποίων η μυκόρριζα είναι απομονωμένη από τους γείτονες αναπτύσσονται πιο αργά και ανέχονται χειρότερα τις δοκιμές. Αυτό υποδηλώνει ότι η μυκόρριζα χρησιμεύει επίσης για τη μετάδοση χημικών σημάτων - μέσω της μεσολάβησης, και πιθανώς ακόμη και της «λογοκρισίας» από τους μυκητιακές συμβιώσεις. Αυτό το σύστημα έχει συγκριθεί με ένα κοινωνικό δίκτυο και συχνά αναφέρεται απλώς ως Wood Wide Web.

Κινούνται

Όλα αυτά τα «αισθήματα» και οι «επικοινωνίες» βοηθούν τα φυτά να βρουν νερό, θρεπτικά συστατικά και φως, να αμυνθούν από παράσιτα και φυτοφάγα και να επιτεθούν στον εαυτό τους. Σας επιτρέπουν να ξαναχτίσετε το μεταβολισμό, να μεγαλώσετε και να επαναπροσανατολίσετε τη θέση των φύλλων - να μετακινηθείτε.

Η συμπεριφορά της μυγοπαγίδας της Αφροδίτης μπορεί να φαίνεται σαν κάτι απίστευτο: αυτό το φυτό όχι μόνο τρώει ζώα, αλλά και τα κυνηγά. Αλλά το εντομοφάγο αρπακτικό δεν αποτελεί εξαίρεση μεταξύ της άλλης χλωρίδας. Απλά επιταχύνοντας το βίντεο μιας εβδομάδας στη ζωή ενός ηλίανθου, θα δούμε πώς γυρίζει να ακολουθεί τον ήλιο και πώς «κοιμάται» τη νύχτα, καλύπτοντας τα φύλλα και τα λουλούδια. Στη βολή υψηλής ταχύτητας, το αναπτυσσόμενο άκρο της ρίζας μοιάζει ακριβώς με ένα σκουλήκι ή κάμπια που σέρνεται προς το στόχο.

Τα φυτά δεν έχουν μύες και η κίνηση παρέχεται από την κυτταρική ανάπτυξη και την πίεση στρεβλώσεων, την «πυκνότητα» της πλήρωσής τους με νερό. Οι κυψέλες λειτουργούν σαν ένα πολύπλοκα συντονισμένο υδραυλικό σύστημα. Πολύ πριν από τις εγγραφές βίντεο και την τεχνική του time-lapse, ο Δαρβίνος επέστησε την προσοχή σε αυτό, ο οποίος μελέτησε τις αργές αλλά προφανείς αντιδράσεις της αναπτυσσόμενης ρίζας στο περιβάλλον.

Το βιβλίο του The Movement of Plants τελειώνει με το διάσημο: «Δεν είναι καθόλου υπερβολή να πούμε ότι η άκρη της ρίζας, προικισμένη με την ικανότητα να κατευθύνει τις κινήσεις των γειτονικών τμημάτων, λειτουργεί σαν ο εγκέφαλος ενός από τα κατώτερα ζώα.. που αντιλαμβάνεται τις εντυπώσεις από τις αισθήσεις και δίνει κατεύθυνση σε διάφορες κινήσεις».

Μερικοί μελετητές εξέλαβαν τα λόγια του Δαρβίνου ως άλλη μια θεοφάνεια. Ο βιολόγος από το Πανεπιστήμιο της Φλωρεντίας Stefano Mancuso επέστησε την προσοχή σε μια ειδική ομάδα κυττάρων στις αναπτυσσόμενες άκρες του στελέχους και των ριζών, η οποία βρίσκεται στο όριο μεταξύ των διαχωριστικών κυττάρων του κορυφαίου μεριστώματος και των κυττάρων της ζώνης τεντώματος που συνεχίζουν να μεγαλώνουν, αλλά όχι διαιρούνται.

Πίσω στα τέλη της δεκαετίας του 1990, ο Mancuso ανακάλυψε ότι η δραστηριότητα αυτής της «μεταβατικής ζώνης» κατευθύνει την επέκταση των κυττάρων στη ζώνη τεντώματος, και επομένως την κίνηση ολόκληρης της ρίζας. Αυτό συμβαίνει λόγω της ανακατανομής των αυξινών, που είναι οι κύριες ορμόνες ανάπτυξης των φυτών.

Νομίζουν?

Όπως σε πολλούς άλλους ιστούς, οι επιστήμονες παρατηρούν πολύ γνωστές αλλαγές στην πόλωση της μεμβράνης στα ίδια τα κύτταρα της μεταβατικής ζώνης.

Τα φορτία μέσα και έξω από αυτά κυμαίνονται, όπως τα δυναμικά στις μεμβράνες των νευρώνων. Φυσικά, η απόδοση ενός πραγματικού εγκεφάλου δεν θα επιτευχθεί ποτέ από μια τόσο μικροσκοπική ομάδα: δεν υπάρχουν περισσότερα από μερικές εκατοντάδες κύτταρα σε κάθε ζώνη μετάβασης.

Αλλά ακόμη και σε ένα μικρό ποώδες φυτό, το ριζικό σύστημα μπορεί να περιλαμβάνει εκατομμύρια τέτοιες αναπτυσσόμενες άκρες. Εν ολίγοις, δίνουν ήδη έναν αρκετά εντυπωσιακό αριθμό «νευρώνων». Η δομή αυτού του δικτύου σκέψης μοιάζει με ένα αποκεντρωμένο, κατανεμημένο δίκτυο Διαδικτύου και η πολυπλοκότητά του είναι αρκετά συγκρίσιμη με τον πραγματικό εγκέφαλο ενός θηλαστικού.

Είναι δύσκολο να πούμε πόσο μπορεί να σκεφτεί αυτός ο «εγκέφαλος», αλλά ο Ισραηλινός βοτανολόγος Alex Kaselnik και οι συνεργάτες του διαπίστωσαν ότι σε πολλές περιπτώσεις, τα φυτά συμπεριφέρονται σχεδόν όπως εμείς. Οι επιστήμονες έβαλαν τα κοινά μπιζέλια σε συνθήκες υπό τις οποίες μπορούσαν να καλλιεργήσουν ρίζες σε γλάστρα με σταθερή περιεκτικότητα σε θρεπτικά συστατικά ή σε γειτονική, όπου άλλαζε συνεχώς.

Αποδείχθηκε ότι αν υπάρχει αρκετή τροφή στην πρώτη γλάστρα, τα μπιζέλια θα την προτιμήσουν, αλλά αν είναι πολύ λίγο, θα αρχίσουν να «ρισκάρουν» και θα αναπτυχθούν περισσότερες ρίζες στη δεύτερη γλάστρα. Δεν ήταν όλοι οι ειδικοί έτοιμοι να δεχτούν την ιδέα της δυνατότητας σκέψης στα φυτά.

Προφανώς, περισσότερο από άλλους, συγκλόνισε τον ίδιο τον Stefano Mancuso: σήμερα ο επιστήμονας είναι ο ιδρυτής και επικεφαλής του μοναδικού «Διεθνούς Εργαστηρίου Φυτικής Νευροβιολογίας» και ζητά την ανάπτυξη ρομπότ «όπως φυτά». Αυτή η κλήση έχει τη δική της λογική.

Σε τελική ανάλυση, αν το καθήκον ενός τέτοιου ρομπότ δεν είναι να εργάζεται σε έναν διαστημικό σταθμό, αλλά να μελετά το υδάτινο καθεστώς ή να παρακολουθεί το περιβάλλον, τότε γιατί να μην επικεντρωθεί σε φυτά που είναι τόσο εντυπωσιακά προσαρμοσμένα σε αυτό; Και όταν έρθει η ώρα να αρχίσουμε να μορφοποιούμε τον Άρη, ποιος καλύτερα από τα φυτά θα «πει» πώς να επιστρέψει η ζωή στην έρημο;.. Μένει να μάθουμε τι πιστεύουν τα ίδια τα φυτά για την εξερεύνηση του διαστήματος.

Συντονισμός

Τα φυτά έχουν μια υπέροχη αίσθηση της θέσης του δικού τους «σώματος» στο διάστημα. Το φυτό, τοποθετημένο στο πλάι, θα προσανατολιστεί και θα συνεχίσει να αναπτύσσεται σε μια νέα κατεύθυνση, διακρίνοντας τέλεια πού είναι πάνω και πού είναι κάτω. Ενώ βρίσκεται σε μια περιστρεφόμενη πλατφόρμα, θα αναπτυχθεί προς την κατεύθυνση της φυγόκεντρης δύναμης. Και τα δύο σχετίζονται με το έργο των στατοκυττάρων, κυττάρων που περιέχουν βαριές στατολιθικές σφαίρες που καθιζάνουν υπό τη βαρύτητα. Η θέση τους επιτρέπει στο φυτό να «αισθανθεί» την κάθετη δεξιά.