Молчаливые наблюдатели: могут ли растения видеть и поворачиваться к нам «лицом»

Гуляя по полю или в лесу, наслаждаясь видом пышных цветов и деревьев, стоит задуматься: а не всматриваются ли они в ответ?
Молчаливые наблюдатели: могут ли растения видеть и поворачиваться к нам «лицом»
Tina Lechner

Растения свет, как мы, не видят; они его едят. Падающие на лист фотоны запускают каскад реакций фотосинтеза. Благодаря энергии света из простой воды и углекислого газа образуются сахара, а из них – практически все, что нужно. Это очень удобная жизненная позиция. Она не требует постоянно искать пищу, активно перемещаться и как можно точнее представлять себе окружающий мир.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Даже фототропизм – способность разворачиваться к свету или от него – происходит без участия органов зрения. Например, у подсолнуха и некоторых других растений это движение задается гибким основанием цветка. Оно содержит специальные клетки, которые напрямую регистрируют излучение и меняют внутреннее давление воды (тургор), заставляя ткани на освещенной стороне сжиматься. Поэтому гипотезу о существовании у растений хотя бы примитивных глаз, которые должны включать как минимум линзу и фоторецепторы, можно с полным правом назвать маргинальной.

Всерьез ею долгие годы никто не занимался. Можно вспомнить разве что Фрэнсиса Дарвина, сына «того самого»: в начале ХХ в. он предполагал, что у растений могут иметься специализированные органы, воспринимающие свет, примитивные глазки. Тогда идея не нашла подтверждения, хотя работы Дарвина-младшего привели к открытию нового механизма фототропизма, с участием гормона роста ауксина. О странной гипотезе вспомнили уже сто лет спустя, когда биологи нашли одно очень необычное растение.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Лиана Boquila trifoliolata в гербарии Аризонского университета
Лиана Boquila trifoliolata в гербарии Аризонского университета
ASU, CC BY-NC
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Оборотень джунглей

Лианы – не редкость во влажных тропических лесах Южной Америки. Карабкаясь по кустам и веткам, они тянутся поближе к Солнцу, не расходуя лишних ресурсов на выращивание собственного высокого ствола. Одно из таких растений – Boquila trifoliolata, которое уже в начале XXI исследовал чилийский ботаник Эрнесто Гьяноли (Ernesto Gianoli). Дальний родственник лютика, оно отличается поразительным разнообразием: один взрослый экземпляр может быть вдесятеро больше другого. Но главное, у него нет определенной формы и цвета листьев.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

На одном и том же растении B. trifoliolata листья могут быть разной величины, светло-зелеными с волнистым краем или темными или ровными, остроконечными и закругленными... Все зависит от актуальных соседей: карабкаясь по их веткам, эта лиана отращивает листья, имитирующие чужие почти до полного подобия, включая рисунок сосудов. Гьяноли и его коллеги предполагают, что это позволяет листьям B. trifoliolata теряться в чужой кроне и реже попадать «на зуб» растительноядным животным.

В принципе, мимикрия растений хорошо известна – например, неокоторые орхидеи могут маскироваться под кого-нибудь постороннего. Но все-таки, даже они притворяются чем-то одним и тем же, соседним видом, к которому давно и прекрасно адаптировались. Ничего подобного притворству B. trifoliolata, способного становиться чем угодно, прежде известно не было. И тем более неясно, каким образом растение столь точно «понимает», кем ему стать на этот раз.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Орхидеи способны притворяться другими растениями и даже животными, чтобы привлекать больше опылителей
Орхидеи способны притворяться другими растениями и даже животными, чтобы привлекать больше опылителей
Rod Peakall
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Есть идеи

Можно предложить несколько объяснений такой гибкой мимикрии. Возможно, B. trifoliolata улавливает летучие вещества растения-хозяина, а те запускают в нем соответствующие программы развития листьев. Другой вариант посложнее: растение активно пользуется горизонтальным переносом генов – передачей фрагментов ДНК не по линии от родителей к потомкам, а напрямую между взрослыми организмами. Такой механизм далеко не редкость у бактерий, архей и грибов. Он встречается и у животных с растениями, хотя обычно чем сложнее организм, тем тяжелее его геному воспринять что-то новое извне.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Предполагается, что B. trifoliolata может получать ДНК растения-хозяина через посредников, в роли которых выступает живущая на листьях микрофлора. Некоторое подтверждение такой идее дают и эксперименты. Например, показано, что микробное население листьев B. trifoliolata действительно меняется, отчасти сближаясь с микрофлорой на листьях ближайших соседей. Однако на этом надежные данные пока заканчиваются, оставляя простор и для других гипотез. Включая ту, что лиана может просто... видеть свое окружение.

Разные листья одного растения: Boquila trifoliolata
Разные листья одного растения: Boquila trifoliolata
Ernesto Gianoli
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Под пластик

Стоит заметить, что все вышесказанное относится лишь к высшим растениям. У многих сине-зеленых водорослей (цианобактерий) и даже у динофлагеллят (эукариот) имеются фоторецепторы, отвечающие за восприятие света и позволяющие плыть ему навстречу. При этом роль хрусталика у динофлагеллят могут выполнять митохондрии и другие органеллы , а у цианобактерий – вся клетка целиком: она направляет и концентрирует излучение на мембране, где его улавливают рецепторы. Почему бы чему-то подобному не сохраниться и у «настоящих» растений?

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Такую мысль в 2016 г. озвучили европейские ученые Франтишек Балушка (Frantisek Baluška) и Стефано Макузо (Stefano Mancuso), ссылаясь и на мимикрию B. trifoliolata, и на архивные работы Дарвина-младшего. Несколько лет спустя на эту работу наткнулся ботаник-любитель из США Джейкоб Уайт (Jacob White). Он провел собственные домашние эксперименты, выращивая южноамериканскую лиану на пластиковых цветках. Растение успешно карабкалось по их искусственным стеблям и все так же маскировалось под его ненатуральные листья. Ни генов, ни летучих веществ от них лиана получать не могла. Неужели она все-таки «видит»?

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Работа Уайта, которому помогал студент из группы профессора Франтишека Балушки Фелипе Ямасита (Felipe Yamashita), стала «вирусной» в ботанических кругах. Ролик с популярным рассказом о ней набрал миллионы просмотров и сотни тысяч «лайков» на TikTok. Однако у многих специалистов чистота эксперимента и отчета о нем вызвала большие нарекания. Начать с того, что Балушка руководит журналом Plant Signaling and Behavior, где была опубликована статья, что уже наводит на мысль о конфликте интересов. Судя по множеству ошибок, включая грамматические, текст не прошел через все ступени рецензирования.

Схема экспериментов Джейкоба Уайта. Пластиковые листья показаны красным, листья лианы B. trifoliolata разных форм – зеленым
Схема экспериментов Джейкоба Уайта. Пластиковые листья показаны красным, листья лианы B. trifoliolata разных форм – зеленым
White & Yamashita, 2022
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

На ошибках

Но главные сомнения связаны с самой постановкой эксперимента. Лиану выращивали так, что лишь верхние ее ярусы могли «видеть» листья пластикового растения, а нижний был отделен от него перегородкой. Верхние листья действительно отличались размерами и формой от нижних. Но при этом они также получали меньше света и теряли больше воды, и возможно, изменения листьев связано именно с этими факторами. Да и верхние листья таких B. trifoliolata можно назвать мимикрирующими лишь условно; на пластиковые они не слишком походили.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Громким критиком этих опытов выступил уже известный нам Эрнесто Гьяноли. «Если б эксперименты были поставлены корректно, я бы первым сказал "Вау! Пожалуй, стоит пересмотреть свои представления"», – говорит чилийский ученый. Сам Балушка пока лишь разводит руками, указывая на предыдущие работе об «органах зрения» цианобактерий: «Никто же не нападает на те статьи, но как только речь заходит о растениях, тут же поднимается шум». «Я никогда не говорил, что растения в принципе неспособны видеть, – отвечает ему Гьяноли. – Но до сих пор хоть сколько-то надежных свидетельств этому нет».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Злополучная статья была опубликована только в 2022 г., и споры вокруг нее все еще продолжаются. Тем временем команды обоих профессоров активно ведут новые эксперименты: одни, чтобы доказать гипотезу о рудиментарном зрении лианы-оборотня; другие, чтобы ее опровергнуть. Можно надеяться, что вскоре мы увидим продолжение этой истории. И даже если способность растений видеть так и не найдет подтверждения, в результате мы обязательно узнаем о них что-нибудь новое и интересное.

Слева – нижний, немимикрировавший лист B. trifoliolata; сверху – лист, контактировавший с пластиковым растением
Слева – нижний, немимикрировавший лист B. trifoliolata; сверху – лист, контактировавший с пластиковым растением
White & Yamashita, 2022