Революция растений - Стефано Манкузо

G.S. Gavelis et al., Eye-like ocelloids are built from different endosymbiotically acquired components, «Nature», 523 (7559), 2015, стр. 204–207.

G. Haberlandt, Die Lichtsinnesorgane der Laubblätter, W. Engelmann, Lipsia 1905. S. Hayakawa et al., Function and evolutionary origin of unicellular camera-type eye structure, «Plos ONE», 10 (3), 2015.

S. Mancuso, A. Viola, Verde brillante. Sensibilità e intelligenza del mondo vegetale, Giunti, Firenze-Milano 2013.

S. Mancuso, Uomini che amano le piante. Storie di scienziati del mondo vegetale, Giunti, Firenze-Milano 2014.

N. Schuergers et al., Cyanobacteria use micro-optics to sense light direction, «eLife», 5, 2016.

N.I. Vavilov, Origin and geography of cultivated plants, Cambridge University Press, Cambridge 1992.

H. Wager, The perception of light in plants, «Annals of botany», 23 (3), 1909, стр. 459–490.

Одуванчик (Taraxacum officinale) – одно из самых распространенных растений из семейства астровых (Asteraceae). Он использовался в качестве лекарственного растения с античных времен, и его повсеместная распространенность привела к тому, что у него множество имен: насадка для душа, львиный зуб, собачий зуб, свиная трава, писюн и луговой подсолнух.

Если бы кому-нибудь в 1896 году задали вопрос о замедленной съемке, стоп-кадре или интервальной фотосъемке – фантастической фотокинотехнологии, позволяющей уложить в несколько секунд или минут фильма события, которые в реальном времени длятся целый день (а порой месяцы или годы) – он бы не понял, о чем вообще речь.

Первый кинематографический сеанс был проведен братьями Огюстом и Луи Люмьер 28 декабря 1895 года в доме № 14 на бульваре Капуцинов в Париже. На сеансе присутствовали 33 зрителя, среди которых двое были журналистами – они первыми соприкоснулись с этой новой формой развлечения. Но уже в 1896 году, спустя всего несколько месяцев после этого сеанса, ботаник Вильгельм Фридрих Филипп Пфеффер (1845–1920), находившийся в зените своей научной карьеры, умудрился снять первый фильм в технике замедленной съемки. Над разработкой этой техники Пфеффер трудился несколько лет, с того момента, когда начал заниматься ботаникой. Ему выпал шанс присутствовать в 1878 году на съемках первого экспериментального фильма Эдварда Мейбриджа «Салли Гарднер в галопе»[8]. С тех пор он мечтал сделать видимыми медленные движения растений, ускорив их не только для того, чтобы все смогли оценить их красоту и изящество, но прежде всего, чтобы иметь возможность изучать поведение растений. Эта идея стала для Пфеффера настоящим призванием. Интерес к движениям растений зародился у него в период работы ассистентом великого Юлиуса фон Сакса (1832–1897) в университете Вюрцбурга, во время исследований гравитропических движений (то есть вызванных гравитацией) корней.

Скаковая лошадь Салли Гарднер, сфотографированная Мейбриджем в 1878 году. Последовательность изображений соответствует двадцати пяти секундам скачки.

Эти исследования были предметом полемики и долгих научных споров между учителем Пфеффера и Чарлзом Дарвином и определили направление научной карьеры молодого ботаника. Его опыты доказали правоту Дарвина, а не Сакса, что закрыло ему перспективы продолжения научной карьеры в Германии. В те времена противоречить своему научному руководителю было не принято. Так, Пфеффер, подгоняемый необходимостью восстановить свое доброе имя исследователя, подпорченное скандалом с Саксом, и осознав перспективы, открываемые перед ним изобретением кинематографа, начал раздумывать над возможностью использовать новую технологию в качестве инструмента для исследования движения растений.

Биологи и ботаники веками уклонялись от изучения форм поведения растений, пытаясь любой ценой защитить сложившиеся представления о мирах животных и растений, считая «аномалией» или «аберрантным поведением» способность некоторых растений к быстрым движениям. Эти виды даже называли ошибочно зооспорами, специально, чтобы подчеркнуть их близость к животному миру.

Удивление и восторг тех, кто может наблюдать подобные движения вполне объяснимы; движения мимозы стыдливой, к примеру, вызывают удивление всех, кто ее наблюдает – обычные люди убеждены в том, что неподвижность – это фундаментальная характеристика растений, отличающая их от мира животных.

Попытка Пфеффера сделать наглядной двигательную активность растений стала историей научного успеха. Спустя несколько месяцев после киносеанса братьев Люмьер Пфефер был готов показать свой фильм потрясенной группе коллег-биологов. Они впервые в истории смогли увидеть растения в движении, исследовать направления и характеристики этого движения, поведение растений.

На глазах у пораженных ученых немецкий ботаник показал последовательность цветения тюльпана, дневные движения и ночной сон Мимозы стыдливой (и снова она), постоянные шевеления телеграфного растения (Desmodium gyrans), и наконец, жемчужину своей коллекции, самую трудоемкую работу – рост и подземное движение корней, ощупывающих почву, будто червяки или муравьи.

Телеграфное растение (Codariocalyx motorius) – представитель семейства бобовых, распространенный в тропическом поясе Азии. Оно известно своей способностью непрерывно шевелить листочками, настолько быстро, что это можно заметить невооруженным глазом. Цель этого движения пока остается загадкой.

Благодаря Пфефферу сбылась мечта многих ученых – еще в IV веке до нашей эры, Андростен, соратник Александра Великого, заметил, что листья растений могут двигаться днем и ночью, и это стало доказанной реальностью. Пфеффер дал ботаникам инструмент, с помощью которого можно сделать видимым то, что ранее никто увидеть не мог. Точно так же, как телескоп Иоанна Липперсгея (ок. 1570–1619) (нет, это не Галилей изобрел телескоп) сделал доступными для исследований дальние глубины космоса, а микроскоп Захария Янсена (ок. 1585–1632) позволил рассмотреть все, что не видно обычному глазу, новая кинематографическая техника Вильгельма Пфеффера позволила изучать крайне медленные процессы.