Jack Schultz szerint a növények "csak nagyon lassú állatok". És a hiba egyáltalán nem az alapvető biológia megértésének hiánya. Schultz a Columbia Missouri Egyetem Növénytudományi Tanszékének professzora. Negyven évet töltött a növények és a rovarok kölcsönhatásainak kutatásán. Ismeri a dolgát. Ehelyett felhívja a figyelmet a keményfa testvéreinkkel kapcsolatos általános elképzelésekre, amelyeket véleményünk szerint szinte bútornak tekintünk. A növények a területért küzdenek, élelmet keresnek, ragadozókat és csapdákat fognak. Élnek, mint minden állat, és - mint az állatok - különleges viselkedést mutatnak.
„Ahhoz, hogy meggyőződhessen róla, gyorsan el kell lőnie egy növekvő növényt - akkor ez úgy viselkedik, mint egy állat” - lelkesíti Olivier Hamant, aki a franciaországi Lyoni Egyetemen tanulmányozza a növényeket. A gyors mozgás valóban a dicsőségében elragadja a növény viselkedésének csodálatos világát.
A növények egyáltalán nem mozognak céltalanul, ami azt jelenti, hogy tisztában kell lenniük azzal, ami körülöttük zajlik. "A növényeknek kifinomult érzékelő eszközökre is szükségük van, amelyek a változó körülményekhez igazodnak, hogy helyesen reagáljanak" - mondja Schultz.
Miről szól a napraforgó?
Mit érznek a növények? Daniel Hamowitz (az izraeli Tel Avivi Egyetem) úgy véli, hogy érzéseik nem különböznek annyira a miénktől. Amikor Hamowitz úgy döntött, hogy 2012-ben írja a Mit tud egy növény - amelyben a legszigorúbb és legmodernebb tudományos kutatás tükrében megvizsgálta a növények tapasztalatait -, bizonyos mértékig félelme volt.
"Nagyon aggódtam a válasz miatt" - mondja.
Promóciós videó:
És aggodalma nem volt ésszerűtlen. A növények titkos élete, amely 1973-ban jött ki a virágkorszak generációjára, leírása arról, hogy a növények hogyan látják, szagolják, érzik és valóban tudják, és visszhangjuk, de nagyon kevés bizonyítékot tartalmaztak. Különösen ez a könyv teljesen diskreditálta azt az elképzelést, hogy a növények pozitívan reagálnak a klasszikus zene hangjaira.
A növény-észlelési kutatás azonban a 70-es évek óta hosszú utat tett meg, és az utóbbi években a növényérzékenység-kutatás fellendülést mutatott. Ennek a munkának a célja nemcsak annak bemutatása, hogy „a növényeknek is vannak érzéseik”, hanem arra is, hogy feltegye a kérdést: „miért” és „hogyan” érzi a növény környezetét.
A Schultz Missouri-i munkatársai, Heidi Appel és Rex Cockcroft az igazságot keresik a növényhallgatás területén.
"Munkánk legfontosabb hozzájárulása annak megtalálása, hogy miért érinti a hang a növényeket" - mondja Appel. Beethoven szimfóniája valószínűleg nem vonzza egy növény figyelmét, de az éhes hernyó megközelítése egy másik történet.
Kísérleteik során Appel és Cockcroft úgy találták, hogy a hernyók által kibocsátott rágó hangok felvételei miatt a növények leveleiket kémiai védekezés útján elárasztották, hogy megtámadják a támadókat. "Megmutattuk, hogy a növények az ökológiai szempontból releváns hangokra ökológiai szempontból releváns válaszokkal reagálnak" - mondja Cockcroft.
A környezeti jelentőség, vagy az alkalmasság nagyon fontos. Consuelo de Mores, a zürichi svájci szövetségi technológiai intézet és munkatársai bebizonyították, hogy amellett, hogy képesek hallgatni a közeledő rovarokat, egyes növények is érzékelik őket, vagy akár a szomszédos növények által kibocsátott repülési szagok is szagolják a közeledő rovarokat.
Még baljóslóbb a 2006-os demonstráció, miszerint egy parazita növény - a szőlőkerülő - szimatolja a potenciális gazdagépet. Ezután az elkerülő hajlik a levegőben, belekapaszkodik a szerencsétlen tulajdonosba és kiszívja tőle tápanyagokat.
Úgy tűnik, hogy ezek a tevékenységek hogyan különböznek a miénktől? A növények hallanak vagy szagolnak valamit, majd ennek megfelelően cselekszenek, mint mi.
De természetesen van jelentős különbség. "Nem tudjuk, milyen hasonlóak a szagérzékelési mechanizmusok a növényekben és az állatokban, mert nem sokat tudunk a növények mechanizmusairól" - mondja de Mores.
Van orrunk és füleink. Milyen növények vannak?
A szenzoros bejutás tiszta központjának hiánya megnehezíti a növényi érzékszervek megértését. Nem ez a helyzet - a fotoreceptorok, amelyeket a növények "látáshoz" használnak, meglehetősen jól megértettek -, de a terület egésze bizonyosan indokolja a további tanulmányozást.
A maga részéről az Appel és a Cockcroft azt reméli, hogy megtalálja a növénynek azt a részét vagy részeit, amely hangra reagál. A mechanoreceptor fehérjék, amelyek megtalálhatók az összes növényi sejtben, valószínűleg jelöltek. A hanghullámok által generált mikrotáblákat elektromos vagy kémiai jelekké alakítják át.
A tudósok megpróbálják megérteni, hogy a hibás mechanoreceptorokkal rendelkező növények továbbra is reagálnak-e a rovarok zajára. Úgy tűnik, hogy a növényeknek nincs szükségük olyan terjedelmes anyagokra, mint a fül.
Egy másik képesség, amelyet megosztunk a növényekkel, a propriocepció: a „hatodik érzék”, amely (néhányunknak) lehetővé teszi vakon gépelni, zsonglőrizni és tudni, hogy testünk különböző részei vannak az űrben.
Mivel ez az érzés az állatokban nem kapcsolódik egy adott szervhez, hanem inkább az izmok mechanoreceptorok és az agy közötti visszacsatolási hurokon alapul, a növényekkel való összehasonlítás meglehetősen pontos lesz. Noha a részletek molekuláris szinten kissé eltérnek, a növényekben vannak mechanoreceptorok is, amelyek észlelik és reagálnak a környezetük változásaira.
"Az általános ötlet ugyanaz" - mondja Hamant, aki a propriocepció kutatásának 2016-os társszerzője. "Mostanáig tudtuk, hogy a növényekben inkább a mikrotubulusok (a sejt szerkezeti alkotóelemei) okozzák a nyújtást és a mechanikai deformációt."
Valójában egy 2015-ben közzétett tanulmány hasonlóságokat talált, amelyek még mélyebbre juthatnak, és az aktint - az izomszövet egyik kulcsfontosságú elemét - bevonhatják a növényi propriocepcióba. "Ennek kevesebb támogatása van - mondja Hamant -, de bizonyítékok voltak arra, hogy aktinszálak szerepeltek; majdnem olyan, mint az izmok."
Ezek az eredmények nem egyediek a maga nemében. A növényérzékenység vizsgálata során a tudósok ismétlődő mintákat találtak, amelyek az állatokkal való mély párhuzamokra utalnak.
2014-ben a svájci Lausanne-i Egyetem tudóscsoportja kimutatta, hogy amikor a hernyó egy Arabidopsis növényt támad meg, elindul az elektromos aktivitás hulláma. Az elektromos jelzés növényekben való jelenléte messze nem egy új ötletből - John Burdon-Sanderson fiziológus 1874-ben javasolta a Vénusz légycsapdájának mechanizmusaként, ám igazán érdekes az a szerepe, amelyet a molekulák - a glutamát receptorok - játszanak.
A glutamát a központi idegrendszerünk legfontosabb neurotranszmittere, és pontosan ugyanazt a szerepet játszik a növényekben, egy fő különbséggel: a növényeknek nincs központi idegrendszere.
"A molekuláris biológia és a genomika azt mondja nekünk, hogy a növények és az állatok meglepően korlátozott számú molekuláris" építőelemet "alkotnak, amelyek nagyon hasonlóak" - mondta Fatima Tsverchkova, a prágai Károly Egyetem kutatója. Az elektromos kommunikáció kétféleképpen fejlődött, mindegyik építőelemet használva, amelyek állítólag kiváltotta az állatok és növények közötti szakadékot 1,5 milliárd évvel ezelőtt.
"Az evolúció számos lehetséges kommunikációs mechanizmushoz vezetett, és bár különféle módon szerezheti be őket, az lényeg ugyanaz" - mondja Hamowitz.
A felismerés, hogy ilyen hasonlóságok léteznek, és hogy a növények sokkal jobban érzékelik a világot, mint ahogy a megjelenésük sugallja, számos figyelemre méltó állításhoz vezetett a "növényi intelligencia" iránt, sőt új tudományágot kezdeményezett. A növények elektromos jelzése volt az egyik kulcsfontosságú tényező a "növényi idegtudomány" kialakulásában (ezt a kifejezést akkor is használják, ha a növényekben nincs neuron), és ma vannak növénykutatók, amelyek olyan növényekkel nem foglalkozó területeket vizsgálnak, mint a memória, a tanulás és a problémamegoldás.
Ez a fajta gondolkodás a svájci törvényhozókat is arra késztette, hogy írjanak kézikönyvet a „növények méltóságának” védelméről - bármi is legyen ez.
Míg a "növényi intelligencia" és a "növényi idegtudomány" kifejezéseket sokkal metaforikusabbnak tekintik, kritikával szembesülnek. „Gondolom, hogy a növények intelligensek? Azt hiszem, a növények bonyolultak”- mondja Hamowitz. És a bonyolultságot nem szabad összekeverni az intelligenciával.
Így, bár nagyon hasznos növényeket antropomorf módon leírni, vannak korlátok. A veszély az, hogy a növényeket állatok alacsonyabb szintű változatának tekinthetjük, ami egyáltalán nem igaz.
"Mi, akik növényeket tanulmányozunk, örömmel beszélünk a növényi és állati életmód hasonlóságairól és különbségeiről, amikor a tanulmány eredményeit bemutatjuk a nagyközönség számára" - mondja Tsverchkova. Ugyanakkor úgy véli, hogy az állatok metaforáitól való függőség a növények leírásakor problémákat okoz. "Szeretném elkerülni az ilyen metaforákat, hogy elkerüljük a általában gyümölcstelen vitákat arról, hogy a sárgarépa fáj-e, ha megharapott."
A növények kiemelkedően képesek arra, hogy megtegyék amit csinálnak. Lehet, hogy nem rendelkeznek idegrendszerrel, agyakkal vagy más összetett funkciókkal, ám más területeken felülmúlnak bennünket. Például, bár nincsenek szemük, az olyan növényeknek, mint az Arabidopsis, legalább 11 fotoreceptor típusuk van, míg csak ketten vannak. Ez azt jelenti, hogy látásuk összetettebb, mint a miénk. A növényeknek különböző prioritása van, és érzékszervi rendszereik ezt tükrözik. Amint Hamowitz megjegyzi könyvében, „a növénynek a fény nem csak jel; a fény étel."
Ezért, bár a növények ugyanolyan problémákkal néznek szembe, mint az állatok, érzékszervi képességeiket fő különbségeik alakítják ki. „A növények gyökerező képessége - az a tény, hogy nem mozognak - azt jelenti, hogy sokkal jobban tisztában kell lenniük környezetükkel, mint én vagy te,” mondja Hamowitz.
Annak érdekében, hogy teljes mértékben megértsük, hogyan érzékelik a növények a világot, fontos megváltoztatni a növények iránti hozzáállás paradigmáját. A veszély az, hogy ha az emberek összehasonlítják a növényeket az állatokkal, akkor elmulasztják az előbbi értékét. A növényeket érdekes, egzotikus és csodálatos élőlényeknek kell tekinteni, nem pedig bútordaraboknak. És kisebb mértékben - az emberi táplálék és bioüzemanyag forrása. Ez a hozzáállás mindenkinek előnyös lenne. A genetika, az elektrofiziológia és a transzpozonok felfedezése csak néhány példa a növénykutatással kezdődött területekre, amelyek mindegyike a biológiában kulcsfontosságú.
Másrészt az a felismerés, hogy lehet valami közös a növényekkel, alkalmat adhat arra, hogy felismerjük, hogy több növény vagyunk, mint gondoltuk, ugyanúgy, ahogy a növények több állat, mint gondoltuk.
"Lehet, hogy sokkal mechanikusabbak vagyunk, mint gondolnánk" - zárja le Hamowitz. Véleménye szerint ezeknek a hasonlóságoknak utalniuk kell a növények elképesztő összetettségére, valamint a közös tényezőkre, amelyek összekötik a Föld egész életét. És akkor elkezdjük értékelni az egységet a biológiában.
ILYA KHEL