Иконка тегов Теги

Иконка подбоорок Темы


Дата публикации: 17.01.2018; Автор: Евгений; Теги: Живая природа, интересно знать, цветок;

Похоже, у растений есть зачатки разума

На первый взгляд, растение Lavatera cretica семейства мальвовых — это просто неприметный сорняк. У этой мальвы розоватые цветы и широкие плоские листья, которые в течение дня следуют за солнцем. Однако то, что цветок вытворяет ночью, привлекло к скромному растению внимание научного сообщества. За несколько часов до рассвета растение начинает поворачивать свои листья в предположительном направлении восхода солнца. Мальва словно запоминает, где и когда солнце всходило в предыдущие дни, и поджидает его там.

Похоже, у растений есть зачатки разума

Когда в лаборатории ученые пытаются запутать мальву, изменяя расположение источника света, она просто выучивает новое направление. Но что вообще значит это утверждение — что растение способно запоминать и обучаться?

Идея о том, что растения могут поступать разумно, не говоря уж об обучаемости и формировании воспоминаний, еще совсем недавно представляла собой маргинальную точку зрения. Воспоминания считаются в корне когнитивным феноменом, настолько, что некоторые ученые считают их наличие необходимым и достаточным признаком того, что организму присущи базовые типы мышления. Для формирования воспоминаний требуется мозг, а у растений нет даже рудиментарной нервной системы, которая имеется у насекомых и червей.

Однако в течение последних десяти лет эта точка зрения была поставлена под сомнение. Мальва — не исключение. Растения — это не просто пассивные органические автоматы. Теперь мы знаем, что они могут ощущать и интегрировать информацию о десятках природных переменных параметров, а также применять это знание для гибкого, приспосабливающегося поведения.

К примеру, растения могут распознавать, являются ли соседние растения им родственными или нет, и соответствующим образом адаптировать свои кормовые стратегии. Цветок недотрога бледная (Impatiens pallida) — один из нескольких видов, которые известны тем, что в присутствии чужаков начинают тратить большую часть ресурсов на выращивание листьев, а не корней, — тактика, очевидно нацеленная на состязание за солнечный свет. В окружении родственных растений недотрога меняет приоритеты. Кроме того, растения способны выстраивать сложную прицельную оборону в ответ на распознание конкретных хищников. Маленькая цветущая резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana) может отслеживать вибрацию пожирающих ее гусениц и выделять для отпугивания насекомых особые масла и химические вещества.

Также растения общаются друг с другом и другими организмами, например паразитами и микробами, с использованием множества каналов — сюда относятся, к примеру, грибные «микоризные сети», которые связывают корневые системы различных растений наподобие своего рода подземного интернета. Пожалуй, не так уж и удивительно тогда, что растения способны обучаться и использовать память для предсказаний и решений.

Что входит в понятия «обучаемость» и «память», если мы говорим о растениях? Самый очевидный пример в дискуссии — процесс яровизации, в ходе которого некоторые растения, чтобы зацвести весной, должны подвергнуться воздействию низких температур. «Память о зиме» помогает растениям различать весну, когда опылители типа пчел заняты, и осень, когда они свободны, и решение зацвести в неподходящий момент может иметь катастрофические последствия для размножения.

У любимого экспериментального растения биологов, резуховидки Таля, ген под названием Flowering Locus C (FLC) производит химическое вещество, которое не дает ее маленьким белым цветкам раскрыться. Однако когда растение переживает долгую зиму, побочные продукты других генов замеряют длительность воздействия на него низких температур и подавляют на протяжении холодов FLC в большом количестве клеток. Когда наступает весна и дни удлиняются, имеющее из-за холода низкий уровень FLC растение может начать цвести. Однако для эффективной работы анти-FLC-механизму нужно длительное воздействие холодов, а не короткие периоды колеблющихся температур.

Здесь задействована так называемая эпигенетическая память. Даже после возвращения яровизированных растений в теплые условия содержание FLC сохраняется на низком уровне благодаря ремоделированию меток хроматина. Это белки и небольшие радикалы, которые крепятся к ДНК внутри клеток и влияют на активность генов. Ремоделирование хроматина может даже передаваться последующим поколениям разделенных клеток, так что последние «помнят» прошлые зимы. Если холодный период был достаточно длительным, растения с некоторыми клетками, которые не подверглись воздействию холода, все же могут цвести весной, потому что модификация хроматина продолжает ингибировать экспрессию FLC.

Но действительно ли это память? Ботаники, изучающие эпигенетическую память, первыми согласятся с тем, что она фундаментально отличается от той, что изучают ученые-когнитивисты.
Является ли этот термин просто иносказательным условным обозначением, сочетающим в себе знакомое слово «память» и незнакомую область эпигенетики? Или сходства между клеточными изменениями и воспоминаниями на уровне организма раскрывают нам неведомые глубины того, что на самом деле собой представляет память?

У эпигенетических и «мозговых» воспоминаний есть одна общая черта — постоянные изменения в поведении или состоянии системы, вызванные природным возбудителем из прошлого. И все же это описание кажется слишком общим, поскольку охватывает также такие процессы, как повреждение ткани и метаболические изменения. Пожалуй, интересный вопрос тут — это не то, нужны или нет воспоминания для когнитивной деятельности, а скорее то, какие типы памяти указывают на существование лежащего в их основе когнитивного процесса, и есть ли эти процессы у растений. Иными словами, вместо того, чтобы смотреть на саму «память», стоит скорее изучить более фундаментальный вопрос о том, как воспоминания приобретаются, формируются или осваиваются.

«Растения помнят, — заявила в своем недавнем радиоинтервью изучающий поведение эколог Моника Гальяно. — Они точно знают, что происходит». В Университете Западной Австралии Гальяно изучает растения с применением разработанных для животных поведенческих техник обучения. Она утверждает, что если растения могут показывать результаты, позволяющие считать, что другие живые организмы могут обучаться и хранить воспоминания, мы равным образом должны рассмотреть вероятность того, что у растений также есть и эти когнитивные способности. Одна из подробно изученных ими форм обучения — это адаптация, в ходе которой живые организмы, подвергающиеся воздействию неожиданных, но безвредных возбудителей (шум, вспышка или свет), позднее будут демонстрировать упреждающую реакцию, которая с течением времени сойдет на нет.

Представьте, что вы заходите в комнату с гудящим холодильником: сначала он раздражает, но, как правило, вы привыкаете и, скорее всего, через какое-то время перестанете даже замечать этот шум. Полноценное приспособление предполагает конкретный раздражитель, потому с введением отличного и потенциально опасного раздражителя животное запускает новый защитный ответ.

Даже в шумной комнате вы, вероятнее всего, вздрогнете от громкого звука удара. Это называется снятием эффекта привыкания, именно оно отличает истинное обучение от других типов изменений, например усталости.

В 2014 году Гальяно с коллегами протестировали способности к обучению мимозы стыдливой, маленького ползучего однолетнего растения. Ее листья свертываются в ответ на угрозу. Гальяно с коллегами уронили мимозу с высоты (чего в принципе не могло произойти с растением в его эволюционной истории), и растение усвоило, что это безопасно, и не стало демонстрировать реакцию сворачивания. Однако ответная реакция наблюдалась, когда растение неожиданно встряхивали. Более того, ученые обнаружили, что приспособление мимозы стыдливой также было контекстуально обусловленным. Растения быстрее обучались в слабо освещенной среде, где закрытие листьев было более затратным по причине скудости освещения и необходимости наблюдателя беречь энергию. (Команда Гальяно не первая применила подход бихевиорального обучения к таким растениям, как мимоза стыдливая, но предыдущие исследования не всегда строго контролировались и потому давали противоречивые результаты.

Понравилась публикация?

Мне нравится!
Мне не нравится

Поделитесь с друзьями

Логотип
Иконка загрузки
историясссрНовости науки и техникитеории заговораинтернет мифы