О чем думают растения - Алессандра Виола

Прошло 2000 лет, но на многие из этих вопросов у нас все еще нет ответов.

Зачем нужен сон? Какова природа сновидений и как они появляются? Еще до Аристотеля греческий философ Гераклит Эфесский (ок. 535 – ок. 475 гг. до н. э.) сказал: «Ночью человек сам зажигает для себя огни». Эту точку зрения, согласно которой сны являются отражением нашего подсознания, поддерживали и развивали психоаналитики. Сегодня мы знаем, что сон влияет на обучение и память и тем самым способствует реализации самых благородных функций нашего мозга. На протяжении столетий ученые считали, что спят лишь люди и некоторые высшие животные, однако недавно к этой группе избранных присоединились насекомые. В 2000 г. было показано, что известная всем фруктовая мушка Drosophila melanogaster спит, и это вызвало революцию в изучении сна у животных.

Если даже самые простые животные могут спать, видимо, сон является одним из важнейших элементов жизни!

А растения? Они тоже спят? Это далеко не праздный вопрос, и в последние годы многие ученые заинтересовались этой темой. В частности, если растения обладают разумом и способны мыслить, сон может быть связан с этими функциями.

В главе 1 мы уже упоминали о малоизвестном трактате Карла Линнея Somnus Plantarum, созданном в 1755 г., в котором ученый описывал положения листьев различных растений в ночное время. Известный ботаник из Монпелье Франсуа Буасье де Соваж де Лакруа (1706–1767) в качестве подарка послал Линнею образец лядвенца рогатого (Lotus corniculatus), цветы которого его заинтересовали. После перевозки этого хрупкого растения со средиземноморского побережья в холодную Упсалу потребовалось несколько месяцев акклиматизации в теплице, но однажды майским утром растение зацвело. Линней увидел первые цветы утром, а потом зашел посмотреть на них во второй половине того же дня. Каково же было его изумление, когда он обнаружил, что только недавно раскрывшиеся скромные желтые цветы уже исчезли. Что с ними случилось? На следующее утро он вновь обнаружил цветы совершенно свежими. Загадка вскоре разрешилась: поведение растения, которое наблюдал Линней, является типичным примером того, что современные ботаники называют никтинастией (от греч. пих— ночь и nastos — компактный) – способностью растений изменять положение цветов и листьев днем и ночью. В данном случае Линней обнаружил, что в сумерках растение удлиняет и поднимает листья, складывая их вокруг каждой группы цветов, которые в результате трудно обнаружить даже при очень внимательном наблюдении.

Рис. 5.5. Листья в дневных и ночных фазах.

Вверху слева: Desmodium gyrans (Codariocalyx motorius), Lotus creticus, Cassia pubescens, Cassia corymbosa, Nicotiana glauca, Marsilea quadrifoliata

Это заставило Линнея заинтересоваться сном растений и запланировать создание «цветочных часов» – сада, в котором можно было бы узнать время путем наблюдения за поведением растений.

На самом деле, первые наблюдения циркадных движений растений были сделаны задолго до Линнея – еще в Древней Греции. В IV в. до н. э. писарь Александра Македонского Андростен заметил, что листья тамаринда (индийского финика) открываются днем и закрываются ночью. Похожие наблюдения были сделаны многими ботаниками в разное время и в разных местах. В 1260 г. философ Альберт Великий (ок. 1193–1280) в трактате De vegetalibus et plantis («Об овощах и растениях») описал периодические суточные движения перистых листьев некоторых бобовых растений, а в 1686 г. английский натуралист Джон Рей (1627–1705) в книге Historia Plantarum («История растений») впервые заговорил о «фитодинамических» изменениях в растениях в разное время суток.

В 1729 г. Жан-Жак Дорту де Меран (1678–1771), изучавший мимозу, которая открывает и закрывает листья примерно через каждые 24 ч, пришел к заключению, что это растение должно иметь какие-то внутренние часы, контролирующие движение листьев. Так что состояние сна у растений было замечено много раз задолго до Линнея, однако именно Линней начал изучать это явление систематически. Линней не смог объяснить свои наблюдения, однако понял, что движением листьев управляет скорее свет, чем температура. Он ограничился тем, что классифицировал все растения с подобным поведением и назвал их ночное состояние «сном растений».

В отличие от исследователей более позднего времени, Линней говорил о сне растений вовсе не в метафорическом смысле, а как о поведении, которое полностью аналогично сну животных. Например, растения меняют положение листьев в зависимости от времени суток. Это изменение трудно заметить у растений с кожистыми листьями, таких как дуб, олива или лавр, но гораздо проще – у растений с более тонкими листьями. Как и различные виды животных, различные растения в покое принимают разное положение. Утка прячет голову под крыло, бык ложится на бок, а еж свертывается в клубок. Шпинат вытягивает листья вверх вдоль стебля, а недотрога и фасоль их опускают. Клевер, как и лядвенец, за которым наблюдал Линней, складывает листья вокруг цветов, а их родственник люпин поворачивает листья тыльной стороной вниз. Кислица с листочками в виде трех сердечек складывает их пополам вдоль главной жилки и свешивает с края черешка. Все это многообразие ночного поведения подчиняется одному общему правилу: ночью листья принимают такое же положение, в каком они находятся в процессе прорастания. Поэтому у одного растения листья закручиваются в цилиндр, у другого складываются веером, у третьего пополам, но в общем ночью все они приближаются к такому положению, какое занимали на первых стадиях роста.

Однако сходство с животными на этом не заканчивается. Например, потребность в сне выше у молодых растений, как и у молодых животных. С возрастом удлиняется период бодрствования, а отход ко сну иногда затрудняется: в этом отношении поведение растений очень напоминает поведение животных (и человека!)

В какой-то момент растения начинают меньше нуждаться в отдыхе, и их листья все слабее реагируют на стимулы, заставляющие их принимать ночное положение. Но почему листья складываются ночью и раскрываются днем? И какие механизмы вызывают сон и бодрствование растений? Пока на эти вопросы у нас нет ответов, но исследования продолжаются, и растения могут использоваться в качестве модельных организмов для изучения сна. Они дают ученым генетический инструмент для изучения механизмов и нарушений этой важной биологической функции.

Обычно мы приписываем растениям два основных качества: неподвижность и бесчувственность. Причем это весьма характерные качества, которые в значительной степени определяют наше отношение к миру растений. Однако, хотя мы привыкли так думать, это вовсе не характерные свойства растений, а отражение нашего традиционного восприятия, восходящего еще к Аристотелю. В рамках этой традиции растения располагаются ступенью ниже, чем животные, поскольку лишены anima – души, которую Аристотель считал «движущим принципом» жизни. Способность двигаться самостоятельно отличает живое от неживого, поэтому растения, которые движутся очень слабо, находятся на границе между живым и неживым.