О чем думают растения - Алессандра Виола

Но какую роль играют запахи в жизни растений? Растения используют «запахи» (т. е. биогенные летучие органические соединения, БЛОС) для получения информации о своем окружении и для общения друг с другом и с насекомыми. И это происходит постоянно (подробнее об этом мы расскажем в разделе «Общение между растениями и животными» в главе 4). Все издаваемые растениями запахи, например, запахи розмарина, базилика или солодки, эквивалентны конкретным сообщениям – это «слова» в мире растений, их лексикон. Миллионы различных химических соединений в языке растений выступают в роли сигналов, но мы знаем об этом очень мало. Нам известно, что каждое соединение передает точную информацию, такую как предупреждение о близкой опасности, сигнал для привлечения или отталкивания животных или какое-то другое сообщение. Конечно же, мы давно знаем, что все покрытосеменные (ангиоспермы, от греческих слов angeion — сосуд и sperma – семя) производят специфические запахи для общения с опыляющими их насекомыми. В таком случае речь идет о «частных» сообщениях, не предназначенных для других растений, и имеющих одну определенную цель. Но зачем шалфей, розмарин или солодка испускают свой типичный аромат даже тогда, когда не имеют цветов? Мы знаем только, что у них есть на это причина: на производство пахучих молекул затрачивается энергия, и ни одно растение не будет растрачивать энергию попусту! Однако от этого простого наблюдения до интерпретации растительных запахов лежит долгий путь.

Можно провести параллель между нашими сегодняшними знаниями и знаниями египтолога Жана-Франсуа Шампольона до 1822 г., когда он наконец смог расшифровать древнеегипетские иероглифы: мы подозреваем, что некоторые знаки (запахи) соответствуют определенным сообщениям, однако нам известна лишь небольшая часть всех летучих молекул, выделяемых растениями. Но больше всего расшифровку затрудняет тот факт, что сообщения могут быть связаны не с одной летучей молекулой, а с целым набором разных молекул, присутствующих в совершенно определенном соотношении. Короче говоря, даже в языке растений проглядывает определенная полифония, согласующаяся с их «неиндивидуальным» характером: их язык – не один голос, а множество голосов, что делает картину еще более заманчивой и интересной.

В один прекрасный день мы, вероятно, найдем ключ к языку растений. Но до тех пор нам придется довольствоваться тем немногим, что нам известно, и опираться на смысл, который мы можем приписать некоторым летучим молекулам. Например, нам известен смысл молекулы метилжасмоната, которую многие растения испускают в состоянии стресса. Эта молекула несет очень четкий сигнал: «Мне плохо». Многие летучие соединения, которыми обмениваются растения, несут одну и ту же информацию, и забавно, что для передачи одинаковых сообщений совсем разные виды растений используют одни и те же слова. Конечно, это не означает, что существует некий универсальный язык всех растений. Скорее, это напоминает наличие множества языков с общим корнем: одни слова остались во всех языках, а другие являются специфическими для разных языков (и, следовательно, для разных видов растений).

Но вернемся к летучим молекулам, которые растения синтезируют и воспринимают в условиях стресса. Например, многие летучие молекулы передают настоящий сигнал SOS. Растения посылают этот сигнал в случае биологического стресса (под действием грибковых или бактериальных инфекций, насекомых или каких-то других живых существ, значительно нарушающих равновесное состояние растительного организма), а также небиологического стресса (чрезвычайного холода или жары, недостатка кислорода, присутствия солей или загрязняющих веществ в воздухе или в почве). Во всех случаях эти сигналы выполняют удивительную функцию – они предупреждают соседние растения (или отдаленные части того же самого растения) о близкой опасности.

Зачем? Главным образом, в целях самозащиты. Представьте себе, что на растение нападают растительноядные насекомые. Оно выделяет сигнальную молекулу, чтобы предупредить соседние растения. Чтобы пережить опасный момент, все окружающие растения мобилизуют защитные механизмы, часто прибегая к удивительным стратегиям, о которых мы подробно поговорим ниже (в разделе «Общение между растениями и животными», глава 4). Вот лишь один пример: получив подобный сигнал, растения начинают синтезировать молекулы, которые делают их листья несъедобными или даже ядовитыми для агрессора. Самый известный пример – томаты, которые при нападении растительноядных насекомых выделяют множество летучих соединений с целью предупредить соседние растения, находящиеся даже на расстоянии сотен метров.

Но если растения способны предпринимать столь эффективные защитные меры, зачем мы применяем инсектициды? И почему собственной защиты растений не хватает, чтобы оттолкнуть всех вредителей? Ответ очень прост. Жизнь в природе – это равновесие между хищником и жертвой, которое постоянно переустанавливается. Каждый раз, когда растения предпринимают меры для собственной защиты, животные вырабатывают новую стратегию нападения, на которую растения постепенно учатся реагировать еще более сложным образом. Этот механизм постоянных усовершенствовании лежит в основе эволюции и обеспечивает существование жизни на Земле.

У растений, как и у животных, восприятие запаха и вкуса тесно связано между собой. На практике за вкусовые ощущения у растений отвечают рецепторы химических веществ, которые растения используют в качестве пищи – тех веществ, которые они ищут в почве, когда исследуют ее при помощи корней. «Вкусы» растений в этом поиске оказываются не менее взыскательными, чем вкусы самых придирчивых гурманов. Возможно, такое сравнение вас рассмешит, но речь идет о том, что способность чувствительного человеческого нёба распознать минимальные ингредиенты в составе того или иного блюда не очень сильно отличается от способности корней растений идентифицировать бесконечно малые количества минеральных солей, распределенных в объеме нескольких кубических метров почвы.

Однако есть и различия. И, как это часто бывает, при сравнении выигрывают растения. Способность растений улавливать минимальный градиент химических веществ в почве говорит о том, что вкусовое восприятие корней растений намного тоньше, чем у любых животных! Корни непрестанно пробуют почву в поисках «вкусных» питательных веществ, таких как нитраты, фосфаты или калий, которые они умеют идентифицировать даже в минимальном количестве. Откуда мы об этом знаем? Растения сами рассказывают об этом, выпуская намного больше корней в том направлении, где выше концентрация минеральных солей, и заставляют их расти вплоть до исчерпания всего обнаруженного запаса.

Рис. 3–2. Корни растения удлиняются в направлении источника питательного вещества

Такое поведение намного сложнее, чем может показаться на первый взгляд. На самом деле, выпуская больше корней по направлению градиента обнаруженного им химического вещества, растение рассчитывает на результат, инвестируя энергию и ресурсы, которые окупятся только в будущем. Это напоминает инвестиции в поиски новых месторождений руды в расчете на будущий успех – еще один пример разумного поведения растений.