Почему к растений нет нервной системы

У животных раздраженные клетки нервной системы выпускают глутаминовую кислоту, которая создает электрохимический выброс ионов кальция, с помощью которого клетка удаляется от опасной области. В этом процессе участвуют нейромедиаторы — вещества, с помощью которых импульс передается от одного нейрону к другому. Исследователи из США и Японии выяснили, что у растений имеется очень похожая система.

Что интересно, авторы исследования пришли к данному открытию случайно, когда изучали влияние гравитации на изменение уровня содержания кальция у травянистого растения резуховидки (Arabidopsis). Один из ученых создал молекулярный сенсор — флуоресцентное вещество, чувствительное к содержанию кальция и позволяющее наблюдать за изменениями его уровня в растении в реальном времени. Чем выше уровень кальция, тем ярче оно светится. С помощью молекулярного сенсора ученые смогли увидеть, как изменяется уровень кальция в тканях растения в разных условиях.

На видео ниже можно видеть, как от поврежденного участка растения передается подсвеченный сигнал. Скорость выброса составляет всего около миллиметра в секунду, что гораздо медленнее, чем у нервных клеток животных (120 метров в секунду). Тем не менее, этого вполне достаточно, чтобы остальные части растения успели запустить процесс производства защитных механизмов. Например, одни растения начинают производить больше химически вредных веществ, становясь несъедобными для насекомых, другие отпугивают своих обидчиков резким запахом.

Реакция растения на свое поедание гусеницей

Что именно повышает уровень содержания кальция в растении? Авторы исследования считают, что все дело в той же глутаминовой аминокислоте (глутамате), которая ранее также была обнаружена в растениях. Об этом также косвенно свидетельствуют выводы другого исследования, проводившегося в 2013 году. В них говорилось, что у растений, не имеющих глутаматных рецепторов не происходит электрической реакции на угрозу.

Глутамат запускает реакцию

Образовавшаяся рана приводит к выбросу глутамата. Он принимается рецепторами, которые повышают уровень содержания кальция, что в свою очередь приводит к запуску защитной системы, которая в свою очередь пытается уберечь растение от получения дальнейшего повреждения. И все это происходит без нейронов. Похоже, что наши зеленые друзья гораздо сложнее и динамичнее, чем могут показаться на первый взгляд.

Ученые добавляют, что продолжат более дательное изучение сигнальной системы у растений и, возможно, найдут способ ею управлять.

Обсудить открытие международной команды биологов можно в нашем Telegram-чате.

Задумывались ли вы о том, что где-то на Земле есть человек, точь-в-точь похожий на вас? Он может иначе одеваться, разговаривать на другом языке, быть чуть старше или младше. Но при определенных обстоятельствах выглядеть почти так же, как вы. Мы часто встречаем людей, похожих на наших знакомых, даже в одном городе. И никто не может исключать […]

На нашей планете обитает множество опасных бактерий и одними из самых известных считаются сальмонеллы (Salmonella). Они проникают в организмы людей и животных через пищу, покрывают собой стенки кишечника и начинают выделять ядовитые вещества. В конечном итоге развивается болезнь сальмонеллез, которая сопровождается болями в животе, повышением температуры тела, слабостью, рвотой и другими неприятными симптомами. При правильном […]

Заходя в ванную комнату, некоторые жители первых этажей многоквартирных домов видят перед собой разбегающихся в разные стороны мокриц (Oniscidea). Эти ракообразные существа с усиками и семи парами ног обожают влагу, поэтому и поселяются в человеческих жилищах и наводят страх своим не самым приятным видом. Но знаете ли вы, что на большой глубине морей и океанов […]

Маститые физиологи опубликовали в престижном научном журнале статью о том, что у растений не бывает сознания. Что побудило их сделать этот отчаянный шаг?

9 июля 2019 15:40

С научными идеями иногда происходит неприятная штука: они становятся слишком очевидными. В конце концов о них просто перестают говорить. Это бы еще не беда, но всегда ведь где-то существует альтернативное мнение (как назвать мнение, альтернативное очевидному? Околесицей? Да, например, назовем это околесицей), которое кто-нибудь да выскажет.

Зачем? Например, чтобы расширить горизонты науки, освободиться от стереотипов, открыть людям глаза на сложность мира, его красоту и совершенство — да мало ли на свете добрых и благородных мотивов, чтобы нести околесицу. И вот на выходе есть очевидная истина, о которой никто больше не говорит, и какая-то чепуха, о которой вдруг начинают говорить все чаще и чаще. И вот тут кому-то надо броситься на амбразуру и еще раз громко и самоотверженно произнести банальность. Потому что банальность — правда, а ее оригинальная альтернатива — полная чушь.

На что, например? Вот пара поучительных случаев.

1. Мимоза привыкает к плохому

И вот профессор Таис и его соавторы вынуждены напоминать: никакая память и тем более разум для объяснения этих опытов не нужны. Просто бросание на пол — более сильный механический стресс, чем простая тряска. Он может дать сигнал на разбухание ткани с одной стороны листа (которое и обеспечивает скручивание), когда сигнала от тряски уже недостаточно.

2. Условные рефлексы у гороха

Ответ авторов статьи состоит из двух частей: а) потому что им это ни за чем не нужно, и б) потому что у них для этого ничего нет.

Первая часть: растению абсолютно не за чем думать. Мозг — очень затратный орган, он потребляет много энергии и питательных веществ, медленно развивается, требует сна и т.п. Наша стратегия выживания такова, что мы готовы идти на эти потери. Стратегия эта предполагает ежеминутный выбор: стоять или бежать, направо или налево, еда или секс, иногда даже добро или зло. Растению практически не нужно ничего выбирать: оно может только расти или не расти, в лучшем случае чуть-чуть налить соками ткани на теневой стороне стебля, чтобы голова подсолнуха повернулась вслед за солнцем.

Когда вам с осуждением говорят, что от лени и водки вы превращаетесь в растение (в овощ, в фикус и т.п.), — скорее всего, собеседник будет иметь в виду, что вы уклоняетесь от нравственного выбора или не действуете на основе выбора, ранее совершенного и декларированного. Для растения это естественно: какой бы выбор оно ни сделало, он никак не повлияет на его жизнь и рост. Потому овощ — это овощ, и он на это не обижается.

А мотивы их благородны. Им просто обидно, когда растения — да, они тоже любят растения — рассматриваются кем-то как бездушные автоматы. Это значит, что их не обязательно беречь и охранять, а можно вырубать леса и уничтожать биоценозы. Такие уж дурные существа эти Homo sapiens, что не могут относиться к чему-то по-человечески, если это что-то не похоже на них. А значит, чтобы спасти биосферу планеты, надо подпустить в научные концепции немного антропоморфизма. Нейробиология растений тут очень кстати.

Моника Гальяно выражается тоже возвышенно, хоть и в стилистике своего века:

В общем, Моника Гальяно просто хочет, чтобы мы были добрее к растениям. Все ее опыты — ради этого.

И тут Линкольн Таис оказывается в сложном положении:

Мы, со своей стороны, рады, что все так хорошо кончилось. Этических вопросов у нас тут и так полным-полно, и хочется иногда просто разрезать помидор, спилить лещину или выкопать хрен без всей этой чепухи. Ну потому что растения ведь ничего не чувствуют, как давно всем известно.

У растений нет мозга и нервных клеток, по сравнению с животными они кажутся бесчувственными. Однако биологам известно, что представители этой группы многоклеточных организмов получают информацию извне и обрабатывают ее, могут общаться друг с другом с помощью химических сигналов.

Стоит ли говорить об "интеллекте" растений?

Что заменит нервы и мозг

Нежные белые цветки ветреницы дубравной — украшение лесов средней полосы. Нередко можно видеть, как ее лепестки складываются, хотя солнечный день в разгаре. Значит, жди дождя. Убирая цветки, маленькое растение предохраняет их от воды и порывов ветра.

В мире флоры есть множество подобных механизмов, чтобы не сходя с места приспособиться к меняющимся погодным условиям, защититься от вредителей, залечить раны, получить питательные вещества.

Органами восприятия у растений служат особые клетки-рецепторы, ионные каналы в клеточных мембранах, пропускающие электрические сигналы, особые тельца, обладающие некоторыми свойствами нейронов.

Для обмена информацией между разными частями организма вырабатываются различные соединения-медиаторы: гормоны, химические соединения, малые некодирующие РНК. Все эти механизмы успешно заменяют растениям органы чувств и нервную систему.

Сенсорное восприятие растений активно изучалось до 1970-х годов, а затем плавно сошло на нет.

В 2005 году Стефано Мансуко из Университета Флоренции (Италия) и Франтишек Балушка из Университета Бонна (Германия) решили, что накоплено много данных "об интеллекте" растений и пора активизировать это направление.

Они назвали его "растительной нейробиологией". Конечно, это метафора — речь идет об изучении реакций и ответов на внешние стимулы.

Последователи нейробиологии растений полагают, что применительно к флоре можно говорить о памяти, системе накопления, хранения и обработки информации, а также механизме принятия решений. По мнению некоторых ученых, для этого не нужны мозг и нервная система, как у животных.

Научное сообщество в целом критически относится к этому направлению. Вместе с тем работы в области коммуникации и сигнальных систем растений сейчас — на переднем крае науки.

Луговая коммуналка

Одно из крупных открытий последних лет — растения умеют распознавать своих соседей. Для этого они используют дальний красный свет, химические сигналы, вторичные метаболиты.

Знания об окружающих видах помогают растению выживать: избегать тени, защищаться от врагов, выбирать лучшее питание.

Растения воспринимают химические соединения — то, что мы называем запахами, исходящими от соседних видов. Они передаются по воздуху и под землей с помощью корней.

Китайские ученые в журнале Nature Communications приводят результаты опытов с пшеницей. Исследования показали, что это растение различает запахи порядка сотни разных видов, растущих рядом, через корни.

В ответ выделяет собственные вещества, чтобы отрегулировать взаимоотношения, — например, нечто вроде антибиотиков, если рядом появились конкуренты. В результате пшеница подавляет их рост.

Разумеется, такой способ химической коммуникации не аналогичен обонянию у животных, но растения определенно могут не только выделять, но и воспринимать запахи.

Например, паразитический вьюнок повилика находит растение-хозяина по летучим элементам и вытягивается в его направлении.

Раненная вредителями полынь предупреждает сородичей об опасности усиленным запахом.

Многолетняя трава золотарник способна сама воспринимать химические соединения (феромоны), выделяемые самцами мухи-пестрокрылки, приманивающими самку. Личинка мухи, отложенная на растении, вызывает заболевание в виде галла — крупного шара.

Ученые предположили, что золотарник чует запах мух и усиливает иммунную систему, чтобы дать отпор неизбежной болезни. Для этого в листьях травы повышается содержание жасмоновой кислоты, которая отпугивает вредителей и помогает заживить повреждения тканей.

Хороший слух

В 1970 году в США вышла книга Питера Томпкинса и Кристофера Берда "Тайная жизнь растений". В ней без опоры на научные факты приводилось множество фантастических сведений о цветах и деревьях. Например, говорилось, что растения испытывают стресс, если в их присутствии разбить яйцо, тыква отклоняется от динамиков, если из них звучит рок.

Сейчас накоплено много фактов восприятия растениями звуков. В 2014 году ученые из Университета Миссури (США) воздействовали на небольшое травяное растение арабидопсис (резуховидка Таля) с помощью звука, который издает жующая его гусеница.

Оказалось, что при этом в листьях растения повышается содержание антоцианов (фиолетовых красителей) и глюкозинолатов (горечи). Опыт продемонстрировал, что резуховидка по-разному реагирует на вибрации воздуха, вызванные жеванием листьев, ветром и стрекотанием насекомых.

Ученые из Университета Миссисипи недавно провели опыты с соей и живущими на ней насекомыми — божьими коровками и соевой тлей. На них воздействовали разными видами звуков, включая шум города, трактора, рок-н-ролл. Через две недели биомасса растений уменьшилась по сравнению с контролем.

Однако ученые не склонны считать, что рок напрямую угнетал растения. Скорее он как-то повлиял на вредителей, которые активизировали свою деятельность.

• 2126 просмотров

Материалы по теме

А вот ещё:

ТОП-7 бесценных исторических памятников, которые были уничтожены

Исторические и археологические памятники составляют сокровищницу наследия человечества, которые хранят в себе следы его прошлого. Их тщательно охраняют на государственном и даже мировом уровне. Однако, практика показывает, что порой невежество, войны и простое равнодушие к тому, что было создано раньше, становится причиной уничтожения уникальных реликвий. Вашему вниманию 7 исторических памятников, которые были безвозвратно утрачены.

1. Иль-Ибину

Сегодня город не хранит величия прошлого. /Фото: wikipedia.org

Иль-Ибину был крупным городом южной Нигерии в 10-19 вв., кроме того, являлся столицей Королевства Бенин. Местность была так красива, что поражала приезжих европейцев. Бенин был центром работорговли: именно эта деятельность была основным источником прибыли в казну государство - Европа знала это место как Берег рабов. После запрета на работорговлю Бенин изменил спецификацию - стал главным производителем пальмового масла в Европу.

История легендарного города печально окончилась в феврале 1897 г., когда британская карательная экспедиция под командованием адмирала Гарри Роусона бесчинствовали в нем течение 17 дней. Солдаты уничтожили дворец Оба, ограбили и сожгли город. Уцелевшие ценности и архитектурные элементы Королевства Бенин были вывезены: сегодня а ряде музеев мира можно видеть уникальные изделия из бенинской бронзы, латуни, слоновой кости - все, что осталось от некогда развитого государства.

2. Сингапурский камень

Уцелевшая часть сингапурского камня. /Фото: southeastasianarchaeology.com

В 1819 г. в зарослях леса у устья реки Сингапур была найдена трехметровая плита из песчаника с надписью на древнем языке в 50 строчек. Тогда попытки расшифровки ни к чему не привели: знаний было недостаточно. Однако в дело вмешались британцы, появившиеся в Сингапуре в 1843 г. В их планах было строительство форта Фуллертон на возвышенности Рокки Поинт. Плита стала проблемой, преграждая проход к устью реки, и рабочие ее попросту взорвали.

Уцелевшие фрагменты с более разборчивым текстом были отправлены в Калькутту, в музей Королевского азиатского общества. То, что осталось от плиты, конечно, было исследовано учеными. В частности, было установлено, что надпись сделана примерно в X-XIII в. на санскрите либо же древнем яванском языке. Сегодня фрагменты древней реликвии хранятся в Национальном музее Сингапура.

3. Бамианские статуи Будды

Изображение Баманских статуй Будды, 1885 год. /Фото: art-moiseeva.ru

В VI в. территория Бамианской долины находилась в составе древнего царства Гандхара. Две монолитные статуи, высотой 37 м и 55 м, высеченные в скалах, были частью комплекса буддийских монастырей.

Просуществовав почти полтора тысячелетия, статуи не смогли устоять перед современными боевиками: в 2001 году группировка радикально настроенных талибов решила уничтожить реликвии. По заявлению их лидера Мохаммеда Омара фигуры они считают языческими идолами. После обстрела из зенитных установок, противотанковых мин, использования взрывчатки и запуска ракет Будды были полностью разрушены.

4. Пирамида Нох Муль

Увы, но не все строительные компании уважительно относятся к памятникам истории. /Фото: publy.ru

Главный храм городища Нох Муль, который был возведен народом майя больше двух тысяч лет назад, являлся главной достопримечательностью Белиза. Находился он на земле, формально принадлежащей компании D-Mar Construction, но как памятник древности охранялся государством.

Вот только охрана на государственном уровне древнюю реликвию не спасла: в 2013 г. дорожные строители, который был необходим гравий и известняк, - а именно из этих материалов построена пирамида – бульдозерами практически сравняли ее с землей, после чего от древнего храма остался лишь небольшой фрагмент. Археологи утверждают, что пирамида Нох Муль восстановлению уже не подлежит.

5. Мекка

Центр мусульманской культуры ныне под угрозой. /Фото: azan.kz

Город Мекка по праву считается одним из мировых религиозных центров. И, по иронии судьбы, увеличение числа паломников в хадж стало причиной разрушения целого ряда мусульманских памятников: власти Саудовской Аравии объясняют разорения территории вокруг двух важнейших мечетей расчисткой места для паломнической инфраструктуры.

Так, ради возведения торговых центров и отелей были уничтожены сразу несколько раннеисламских исторических зданий и памятников, в том числе 25 памятников, в т.ч. 9 мечетей, 6 кладбищ и захоронений, 9 других исторических мест. А места, имеющие отношение к жизни и деятельности пророка Мухаммеда и вовсе разрушаются намеренно.

6. Археологические памятники пустыни Атакама

Оказывается, даже ралли могут быть разрушительными для исторических памятников. /Фото: incomartour.com.ua

Чилийская пустыня Атакама благодаря своему климату продолжает хранить реликвии древних цивилизаций. Ярким примером такого наследия являются геоглифы – древние ландшафтне изображения на дюнах, размером от 1 до 115 м, большинство из которых можно рассмотреть только с воздуха.

Однако то, что смогла сохранить природа, человечество порой абсолютно не ценит. Так, в 2008 году из-за угроз террористов гонка ралли, которая должна была пройти в Африке, была перенесена в Атакама. Организаторы не согласовали маршрут с властями, и случилось непоправимое: больше половины геоглифов, древних кладбищ и других памяток были повреждены 500 внедорожниками, что участвовали в гонках.

7. Руины Вавилона

Даже руины подлежат защите ЮНЕСКО, если они от остались от древнейшей цивилизации планеты. /Фото: wikinews.org

Конечно, руины исторического памятника никто не бомбил с воздуха и бронетехники или артиллерии, однако сами жители базы серьезно повредили реликвии: гусеницы танков проделали выбоины на древних улицах, мусор и топливо захламило места археологических раскопок, а сохранившиеся рельефы сохранили на себе следы попыток разобрать их на сувениры.

Вековые дубы, сочная травка, свежие овощи — мы как-то не привыкли считать растениями живыми существами, и совершенно зря. Эксперименты показывают, что растения обладают неким сложным аналогом нервной системы и точно так же, как и животные, способны принимать решения, хранить воспоминания, общаться и даже дарить друг другу подарки.

Подробнее разобраться в электрофизиологии растений помог профессор Оквудского университета Александр Волков.

Журналист: Я никогда не подумал бы, что кто-то занимается электрофизиологией растений, пока не наткнулся на ваши статьи.

Ж: Это выглядит логичным: лабораторные мыши все-таки гораздо ближе к людям, чем фиалки.

А.В: В действительности различия между растениями и животными совсем не такие громадные, а в электрофизиологии они вообще минимальные. У растений есть почти полный аналог нейрона — проводящая ткань флоэма. У нее тот же самый состав, те же размеры и функции, что у нейронов. Единственное отличие, что у животных в нейронах для передачи потенциалов действияиспользуются натриевый и калиевые ионные каналы, а в флоэме растений — хлоридный и калиевый. Вот и вся разница в нейрофизиологии. Немцы недавно нашли химические синапсы у растений, мы — электрические, и в целом у растений работают те же нейротрансмиттеры, что и у животных. Мне кажется, это даже логично: если бы я создавал мир, а я человек ленивый, я бы сделал все одинаковым, чтобы все было совместимо.

Дарвин считал корни растений своеобразным аналогом головного мозга. Фото: Ammak / Фотодом / Shutterstock

Зачем растениям нервные импульсы?

Мы не задумываемся об этом, но растения в своей жизни обрабатывают даже больше типов сигналов от внешней среды, чем люди или любые другие животные. Они реагируют на свет, тепло, гравитацию, солевой состав почвы, магнитное поле, различные патогены и гибко меняют свое поведение под действием полученной информации. К примеру, в лаборатории Стефано Манкузо (Stefano Mancuso) из Университета Флоренции проводили эксперименты с двумя вьющимися побегами фасоли. Ученые устанавливали между растениями общую опору, и побеги начинали наперегонки к ней тянуться. Но как только первое растение забиралось на опору, второе сразу будто признавало себя побежденным и переставало расти в этом направлении. Оно понимало, что борьба за ресурсы бессмысленна и лучше искать счастье где-нибудь в другом месте.

Ж: Растения не двигаются, медленно растут и вообще живут неторопливо. Кажется, что нервные импульсы у них должны распространяться тоже гораздо медленнее.

Александр Волков: Это заблуждение, которое долго бытовало в науке. В 70-х годах XIX века англичане померили, что потенциал действия у венериной мухоловки распространяется со скоростью 20 сантиметров в секунду, но это была ошибка. Они были биологами и совершенно не владели техникой электроизмерений: в своих экспериментах англичане использовали медленные вольтметры, которые регистрировали нервные импульсы даже медленнее, чем они распространялись, что совершенно недопустимо. Теперь мы знаем, что нервные импульсы могут бежать по растениям с самыми разными скоростями в зависимости от места возбуждения сигнала и от его природы. Максимальная скорость распространения потенциалов действия у растений сравнима с такими же показателями у животных, а время релаксации после прохождения потенциала действия может меняться от миллисекунд до нескольких секунд.

Ж: Для чего растения используют эти нервные импульсы?

А.В: Хрестоматийный пример — это венерина мухоловка, о которой я уже упомянул. Эти растения живут в районах с очень влажной почвой, в которую плохо проникает воздух, и, соответственно, в этой почве мало азота. Недостаток этого необходимого вещества мухоловки добирают, поедая насекомых и маленьких лягушек, которых они ловят с помощью электрической ловушки — двух лепестков, в каждый из которых встроено по три пьезомеханических сенсора. Когда насекомое садится на любой из лепестков и задевает своей лапкой эти рецепторы, в них генерируется потенциал действия. Если насекомое задевает механосенсор дважды в течение 30 секунд, то ловушка захлопывается за доли секунды. Мы проверяли работу этой системы — прикладывали к ловушке венериной мухоловки искусственный электрический сигнал, и все работало точно так же — ловушка закрывалась. Потом мы повторили эти эксперименты с мимозой и другими растениями и так показали, что можно за счет электрических сигналов заставлять растения открываться, закрываться, двигаться, нагибаться — в общем, делать все что угодно. При этом внешние возбуждения разной природы генерируют у растений потенциалы действия, которые могут различаться амплитудой, скоростью и продолжительностью.

Ж: На что еще могут реагировать растения?

А.В: Если вы подстрижете травку у себя на даче, то в корни растений сразу пойдут потенциалы действия. По ним запустится экспрессия некоторых генов, и на порезах активируется синтез перекиси водорода, защищающей растения от инфекции. Точно так же если вы измените направление света, то первые 100 секунд растение никак не будет на это реагировать, для того чтобы отсечь вариант тени от птицы или животного, а потом снова пойдут электрические сигналы, по которым растение за секунды повернется таким образом, чтобы максимально захватить световой поток. Все то же самое будет, и когда вы станете капать кипящей водой, и когда поднесете горящую зажигалку, и когда опустите растение в лед — на любые раздражители растения реагируют с помощью электрических сигналов, которые управляют их ответами на изменившиеся условия внешней среды.

Венерина мухоловка ловит свою добычу с помощью нервных импульсов, возбуждаемых механосенсорами. Фото: Mark Freeth / Flickr

Память растений

Растения не только умеют реагировать на внешнюю среду и, по-видимому, просчитывать свои действия, но еще и завязывают между собой некоторые социальные отношения. Например, наблюдения немецкого лесничего Петера Воллебена показывают, что у деревьев бывает нечто вроде дружбы: деревья-партнеры переплетаются корнями и внимательно следят за тем, чтобы их кроны не мешали друг другу расти, в то время как случайные деревья, не питающие никаких особых чувств к своим соседям, всегда стараются захватить себе побольше жизненного пространства. При этом дружба может возникать и между деревьями разных видов. Так, в опытах того же Манкузо ученые наблюдали, как незадолго до смерти дугласия будто оставляет наследство: желтой сосне неподалеку от нее дерево посылало по корневой системе большое количество органических веществ.

Ж: У растений есть память?

Александр Волков: У растений есть все те же виды памяти, что и у животных. Например, мы показали, что памятью обладает венерина мухоловка: чтобы ловушка сработала, на нее нужно отправить 10 микрокулонов электричества, но, оказывается, это не обязательно делать за один сеанс. Можно сначала подать два микрокулона, потом еще пять и так далее. Когда в сумме наберется 10, растению покажется, что в него попало насекомое, и оно захлопнется. Единственное, что между сеансами нельзя делать перерывы больше, чем в 40 секунд, иначе счетчик обнулится — получается такая краткосрочная память. А долгосрочную память растений увидеть еще проще: например, у нас одной весной на 30 апреля ударили заморозки, и буквально за одну ночь на инжирном дереве померзли все цветы, а в следующем году оно уже не расцветало до первого мая, потому что помнило, чем это закончилось. Похожих наблюдений физиологами растений было сделано немало за последние 50 лет.

Ж: Где хранится память растений?

А.В: Однажды я встретил на конференции на Канарских островах Леона Чуа, который в свое время предсказал существование мемристоров — сопротивлений с памятью о прошедшем токе. Мы разговорились: Чуа почти ничего не знал о ионных каналах и электрофизиологии растений, я — о мемристорах. В результате он попросил, чтобы я попробовал поискать мемристоры in vivo, потому что по его расчетам они должны быть сопряжены с памятью, но до сих пор в живых существах их никто не находил. У нас же все получилось: мы показали, что потенциал-зависимые калиевые каналы алоэ вера, мимозы и той же венериной мухоловки — это по природе своей мемристоры, а в следующих работах мемристивные свойства нашли в яблоках, картофеле, семенах тыквы, разных цветах. Вполне возможно, что память растений завязана именно на этих мемристорах, но точно пока это неизвестно.

Ж: Растения умеют принимать решения, обладают памятью. Следующий шаг — социальные взаимодействия. Могут ли растения общаться друг с другом?

Ж: А что вы скажете по поводу мифа о том, что растения понимают человеческую речь, и поэтому с ними надо говорить ласково и спокойно, чтобы они лучше росли?

А.В: Это только миф, больше ничего.

А.В: Об этом я ничего не знаю. Это уже вопросы философии. Прошлым летом в Петербурге был симпозиум по сигналам в растениях, и туда приехало сразу несколько философов из разных стран, так что этой темой сейчас начинают заниматься. Но я привык говорить о том, что я могу экспериментально проверить или рассчитать.

В семенах тыквы ученые нашли аналоги мемристоров — резисторов, обладающих памятью. Фото: Shawn Campbell / Flickr

Растения как сенсоры

Ж: Вы пробовали использовать ваши исследования по электрофизиологии растений на практике?

Александр Волков: У меня есть патенты по предсказанию и регистрации землетрясений с помощью растений. В преддверии землетрясений (в разных частях света временной интервал меняется от двух до семи суток) движение земной коры вызывает характерные электромагнитные поля. В свое время японцы предлагали их фиксировать с помощью гигантских антенн — железок высотой два километра, но никто такие антенны так и не смог построить, да это и не нужно. Растения настолько чувствительны к электромагнитным полям, что могут предсказывать землетрясения лучше любых антенн. Например, мы использовали для этих целей алоэ веру — подключали к ее листьями хлорсеребряные электроды, снимали электрическую активность, обрабатывали данные.

Ж: Звучит абсолютно фантастически. Почему эта система до сих пор не внедрена в практику?

А.В: Здесь возникла неожиданная проблема. Смотрите: допустим, вы мэр Сан-Франциско и узнаете, что через два дня будет землетрясение. Что вы будете делать? Если вы сообщите об этом людям, то в результате паники и давки может погибнуть или получить травмы даже больше людей, чем при землетрясении. Из-за таких ограничений я даже публично в открытой печати не могу обсуждать результаты наших работ. В любом случае, я думаю, рано или поздно у нас будут самые разные системы мониторинга, работающие на растениях-сенсорах. Например, мы в одной своей работе показали, что с помощью анализа электрофизиологических сигналов можно создать систему мгновенной диагностики различных заболеваний сельскохозяйственных растений.

Ученые предлагают предсказывать землетрясения по электрическим сигналам в листьях алоэ вера. Фото: rabiem22 / Flickr