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