Какие живые организмы чувствуют боль

Есть ли у растений чувства? Биологи — о боли в корешках, трипе гороха и лесной солидарности

Еще Дарвин выдвинул гипотезу, что кончики корней выполняют у растений роль мозга. Однако после него еще целое столетие никто не пытался изучать растительный аналог нервной системы. Небольшой группе современных биологов удалось доказать, что растения способны к зрению, чувствуют боль и наркотическое опьянение. Почему эта область знаний окружена завесой молчания и каких успехов достигла она в последние годы, пишет журнал Nautilus.

Франтишек Балушка, профессор цитологии растений из Боннского университета, вместе со Стефано Манкузо из Флорентийского университета и другими коллегами решили исследовать воздействие наркоза на растения. Для эксперимента была выбрана венерина мухоловка — растение, заманивающее свои жертвы в ловушку из сдвоенных листьев, которые захлопываются, как только насекомое касается волосков на их внутренней стороне. Половинки листа смыкаются во мгновение ока, образуя «желудок», в котором переваривается пища.

Экспериментируя с анестетиками, в том числе применяемыми при операциях на людях, ученым удалось добиться прекращения электрической активности внутри растения, в результате чего ловушка перестала реагировать на касание. Схожим образом вел себя под наркозом и горох: его усики, которые обычно тянутся во все стороны в поисках поверхностей для крепления, перестали вытягиваться и завились на месте. После того как введенное вещество было расщеплено, естественная активность растений возобновилась.

Значит ли это, что растения пришли в сознание так же, как люди приходят в себя после общего наркоза? Это очень важный вопрос, ведь чтобы прийти в сознание, нужно его иметь.

«Растения и деревья, без сомнения, могут испытывать боль, — говорит Балушка. — Любой живой организм нуждается в этом, чтобы соответствующим образом реагировать на происходящее». Доказательство тому, объясняет он, можно наблюдать на молекулярном уровне.

Растения, как и животные, выделяют вещества, подавляющие боль. Если бы они не испытывали ее, какая в этом была бы необходимость?

Балушка сделал и несколько других открытий. В Южной Америке произрастает лоза, чьи листья приобретают форму листьев растения-хозяина, которое она обвивает. Логично было бы предположить, что в основе такого поведения лежит химическая активность: лоза выявляет душистые вещества дерева и реагирует, видоизменяя свои листья генетически предопределенным способом.

Одному из исследователей пришло в голову поселить лозу на искусственном растении с пластиковыми листьями. В результате она сымитировала форму искусственных листьев так же, как настоящих.

Балушка считает это доказательством того, что лоза способна видеть, ведь в этом случае растение-хозяин не выделяло химических веществ и не посылало электрических сигналов. По мнению Балушки, видеть могут все растения.

О том, что деревья умеют отличать свет от темноты, было известно и прежде. Мы также знали, что буки могут измерять продолжительность дня, используя для этого световые рецепторы, которые дают сигнал к пробуждению. Но это всё же далеко от зрения в значении распознавания форм и цветов.

Здесь Балушка ссылается на исследования кутикулы — слоя ткани на поверхности растений. У большинства из них этот слой полностью прозрачен. Если всё, что делают растения — это улавливают солнечный свет для производства глюкозы, на их поверхности (куда попадает больше всего света) должны размещаться необходимые для фотосинтеза органы — хлоропласты. Известно, что чем дальше от поверхности, тем меньше поглощается света.

И тем не менее кутикула прозрачна. Более того, у некоторых растений она имеет вид линзы, то есть фокусирует свет — подобно тому, как это делает роговица глаза. Если фотосинтез — единственная задача листьев, намного разумнее было бы просто пропускать лучи, а не собирать их. Фокусирование не увеличивает количество света, попадающего на лист.

Листья, играющие роль глаз? Эта идея кажется особенно странной, если учесть, что каждую осень деревья сбрасывают свои «глаза».

Однако шесть месяцев (в климатических условиях Европы) — довольно долгий срок для животного мира. Мухи, например, пользуются глазами около месяца — примерно столько длится их жизнь. А поденки, чьи имаго живут около одного дня, пользуются зрением меньше 24 часов.

Еще один интересный факт, связанный с деревьями: после того как листья сформировались, клетки в них не обновляются в течение всего сезона созревания, то есть довольно долго. Для сравнения, клетки роговицы человеческого глаза полностью заменяются каждые 7 дней.

Читайте также

Казалось бы, такие открытия, как боль и зрение у растений, должны потрясти научное сообщество. Однако реакция была сдержанной. Балушка — чуть ли не единственный, кто серьезно занимается данной темой. А значит, эта отрасль науки может вскоре снова исчезнуть, как это уже один раз произошло во времена Дарвина.

Дарвин предположил, что кончики корней выполняют функции, аналогичные функциям мозга у простых животных. Пропасть между этими двумя царствами могла быть преодолена еще тогда, но исследования приостановились на сто лет. В 1973 году вышла книга Питера Томпкинса и Кристофера Берда «Тайная жизнь растений». Она была основана на невоспроизводимых экспериментах и нанесла отрасли удар, от которого та не оправилась до сих пор.

Есть и еще одна проблема, объясняет Балушка. Все исследования нервной системы, мозга и таких явлений, как боль, изначально проводились на людях. Поэтому необходимые термины уже заняты. Было бы некорректно переносить эти понятия на растения, в которых наблюдаются схожие процессы. Нейробиология оказалась зарезервирована для животных.

Достижение равенства между разными формами жизни требует дальновидности и научной ясности. Дарвиновская идея о «выживании сильнейших» не подразумевает, что все формы жизни воюют друг с другом и сильнейший одерживает верх. Речь идет скорее о способности адаптироваться к определенной среде и успешно размножаться. Это значит, что виды, делающие ставку на объединение, также могут преуспеть.

Пример деревьев, волков и особенно людей показывает, насколько успешными бывают сообщества. Поэтому более корректно говорить о «выживании наиболее приспособленных», а не самых сильных и агрессивных видов.

Более того, ранние виды были не примитивными и недоразвитыми, а хорошо приспособленными к условиям своего времени. Природа изменчива, континенты движутся, климат меняется, поэтому задача эволюции — не улучшение организмов, а обживание в новой конфигурации окружающей среды.

Согласно устаревшему представлению о развитии форм жизни, живые существа постоянно совершенствовались до тех пор, пока наконец не появился человек, стоящий на вершине творения. Лесничие считают себя своего рода посредниками: они убеждены, что деревья, принадлежащие не только к разным, но и к одному виду, соперничают между собой за свет, воду и питательные вещества. Считается даже, что естественные леса не уцелели бы без помощи лесничих.

Тем не менее деревьям более 300 миллионов лет, современным людям — 300 тысяч, а лесничеству — всего 300. Большую часть своей истории деревья прекрасно справлялись без посредников — отчасти из-за того, что вовсе не соперничали друг с другом.

Прискорбно, что последние сто лет мы рассматривали природу как зону боевых действий между разными видами. По мнению философа Эмануэле Коччи, который недавно написал книгу о растениях под названием «Корни мира», природа — это не зона боевых действий. Напротив, в ней царит солидарность.

Источник

Чувствует ли улитка боль: почему наше восприятие других живых существ так ограничено

Я использую в своей научной работе моллюсков, и на этот вопрос мне приходится отвечать регулярно. Как и любые эксперименты на животных, особенно касающиеся их мозга, опыты над морским зайцем Aplysia californica — дело порой брутальное. Аплизия — брюхоногий моллюск, вырастающий за год из небольшой улитки в толстого слизня размером с котенка. Конечно, мы усыпляем своих аплизий раствором магниевой соли перед тем, как проводить над ними какиелибо эксперименты, но человеку в принципе сложно смотреть на вскрытие животного за пределами собственной тарелки и не видеть, что кромсают его самого.

Что на самом деле хочет понять человек, когда спрашивает, больно ли улитке? Ему хочется знать, что бы он чувствовал, если бы сам в этот момент был улиткой. Он представляет себя проснувшимся в теле этого животного, как герой повести «Превращение» Франца Кафки, в полном сознании,но без дара речи. Он пытается увидеть в движениях улитки крик о помощи. Ему чудится страшный экспериментатор со шприцем и ножницами, злорадно хохочущий над его несчастным склизким телом.

Человеческая боль — это сложное субъективное ощущение, и интересует нас не то, как улитка физически реагирует на боль, а то, что она при этом испытывает внутри.

Нет никаких сомнений, что улитка не испытывает ощущений подобных нашим. Она не может пытаться издать крик о помощи, потому что у нее нет голосовых связок, лингвистических центров в мозге и представления о том, что такое помощь. Она не может пугаться экспериментатора, потому что она его не видит, не слышит и не ощущает иначе как в форме набора осязательных стимулов. Ее глаза — два мелких пятнышка, способные максимум отличать свет от темноты. Она не в курсе, как выглядит человеческий мир. Она не понимает, где находится, в привычных человеку пространственных или временных категориях. Наше понятие боли к ней неприменимо, как неприменимо понятие оперативной памяти к утюгу.

Но что-то же улитка испытывает? Она реагирует на то, что с ней делают, именно так, как будто ей больно. Убегает, если ее ткнуть, извивается, если ее держать в руке, выпускает облако фиолетовой слизи, если ее долго дергать или вытащить из воды. Значит, все эти опасные стимулы так или иначе в нее проникают. Что бы я чувствовал, если бы ощущал все эти стимулы?

Фундаментальное ограничение восприятия человеком любых других существ состоит в том, что мы стремимся с помощью наблюдений понять о них то, что наблюдению недоступно. Мы можем судить о других только потому, что они делают. Но интересуют нас не закономерности движения («если столкнуть Серегу в канаву, он издаст громкий звук»), а скрытый от нас мыслительный процесс («если столкнуть Серегу в канаву, он сильно разозлится»). Мы не можем наблюдать внутреннее состояние других людей, зато можем наблюдать внутреннее состояние себя. Поэтому мы представляем, что будет, если в канаве окажется не Серега, а мы сами, и какие при этом мы будем издавать звуки. Проделав такую мысленную операцию, мы осознаем, что Серегу, наверное, не надо толкать в канаву.

Но как быть, когда другое живое существо — не Серега, по всем статьям похожий на меня и, вероятно, размышляющий сходным образом, а морской заяц?

Интуитивно человеку кажется, что тело — оболочка, внутри которой сидит независимое от нее сознательное существо. Мы смотрим из своих глаз, как из перископа, слушаем своими ушами, как микрофонами, наблюдаем за сигналами собственных нервных клеток, как будто сидим в театре и смотрим на сцену. Представляя себя Серегой, человек представляет свою личность в его теле. Точно так же, представляя себя улиткой, человек представляет, что сознательное существо из его мозга переехало в новую оболочку и смотрит другой спектакль — но при этом остается самим собой. Испытывает те же ощущения, думает те же мысли, только ничего не может по этому поводу сказать или сделать. Разумеется, от этого человеку становится страшно.

Но если тело улитки — оболочка, в которую принципиально можно установить человеческое сознание, то почему тогда нас не нервирует убийство бактерий? Те, как и улитки, реагируют на то, что с ними делают: избегают опасных веществ и температур, двигаются в сторону света или, наоборот, от него прячутся и так далее. Но если убегающая от укола улитка наводит нас на мысль о том, что она испытывает боль, то убегание бактерии от кислоты мы объясняем просто особенностями ее строения. На каком именно основании мы решаем, у кого есть взгляд изнутри, а у кого нет?

Раньше люди этот гордиев узел рубили с плеча: человек имеет душу, потому что он подобие Бога, а все остальные живые существа — просто механические устройства. Но мне сложно представить современного здравомыслящего человека, который может посмотреть на шимпанзе или даже собаку и решить, что это роботы, которые не испытывают хотя бы отчасти тех же самых ощущений, эмоций и мотиваций, что и мы. В масштабах всего живого мира эти млекопитающие по своему внутреннему строению от нас почти неотличимы. Нет никаких причин полагать, что они не могут бояться или радоваться, страдать или веселиться, что им не может быть больно или приятно, и что эти чувства они испытывают как-то принципиально иначе, чем человек.

Но где именно пролегает эволюционная граница, на которой механические реакции становятся субъективными ощущениями? Каких животных мы можем понять с помощью своего мышления, а какие нашему воображению принципиально недоступны? У кого из животных есть «первое лицо», точка зрения, понятная сидящему у нас в голове человеку?

Когда студенты спрашивают, больно ли улитке, которую я на лекции тыкаю в жабры, я обычно отвечаю, что нет, потому что иначе она бы выпустила свои фиолетовые чернила. Но это просто отговорка. На самом деле, чтобы понять, больно ли улитке, нужно представлять, откуда берется сознание и в чем оно состоит — а это, возможно, самый неоднозначный вопрос, который вообще стоит перед человечеством.

Исторически считалось, что сознание, оно же субъективность, оно же душа, есть особая материя, независимая от материального тела. Такая философская позиция называется «дуализм», то есть двойственность: есть материальное, а есть сознательное. Главной фигурой в истории дуализма считается Рене Декарт с его знаменитым утверждением: «Мыслю, следовательно, существую». Вышеупомянутую метафору «сцены», на которой сознание наблюдает происходящий в мозге «спектакль», придумал неистовый критик дуализма Дэниел Деннет и назвал именно в честь Декарта «картезианским театром» (Картезий — латинизированное имя Декарта).

Типичный аргумент против дуализма довольно простой. Если сознание независимо от материи, то как оно может на эту материю влиять, заставляя нас что-то делать? Если оно все же влияет на материю, то не означает ли это, что на материю при этом должны действовать материальные силы? А если на материю со стороны сознания действует материальная сила, то разве не делает это материальным и само сознание? Если же сознание никак не влияет на тело, то зачем оно вообще нужно? Если нет влияния, то сознание никак не отражается на работе мозга, никак не меняет хода мыслей, не влияет на память, эмоции, мотивации и движения — ведь сегодня мы хорошо понимаем, что все эти вещи имеют материальную природу. Если сознание ни на чем не отражается, говорят дуалистам их оппоненты, то как вообще оно могло возникнуть в процессе эволюции?

Противоположность дуализму — физикализм, заявляющий, что никакой двойственности нет. Все материально и все состоит из физических объектов, которые двигаются и взаимодействуют друг с другом физическими силами по физическим законам. Сознание, по мнению типичного физикалиста, — это особый, конкретный, физический признак мозга, верховный главнокомандующий, который у разных животных может там быть или не быть, и благодаря которому мозг этого животного может контролировать сам себя. Главная проблема физикализма — это объяснить, как из движения материальных объектов в мозге возникает субъективное ощущение этого мозга. Многие философы считают эту проблему принципиально неразрешимой и называют ее «трудной проблемой сознания».

Я придерживаюсь точки зрения, пограничной между дуализмом и физикализмом, которая ближе всего к философской школе эпифеноменализма (по части изобретения »-измов» философам нет равных). Эпифеноменалисты считают, что сознание — это не отдельно существующее свойство живого, а побочный продукт какого-то другого свойства. Сама работа мозга в определенных обстоятельствах порождает сознание, которое ни для чего конкретного не нужно, а просто есть. Эпифеноменалистов обычно относят к дуалистам, потому что для них сознание и мозг — это разные вещи, и в этом я с ними согласен. Но, на мой взгляд, «дуализм» должен заключаться не в разделении материи и сознания, а в разделении материи и информации*. Это же касается и всей биологии.

Кусок ДНК и нуклеотиды, из которых он состоит, — это материя. Ген, записанный в этом куске, — это информация. На мой взгляд, это то же самое, что дуализм мозга и сознания. Но разве скажет кто-нибудь, что ген не влияет на ДНК? Только благодаря конкретной последовательности нуклеотидов ДНК может исполнять свою функцию, производить белки, копироваться, распределяться между клетками. Только благодаря своей конфигурации материя приобретает осмысленное направление движения. С точки зрения истории жизни на земле конфигурация первична, а материальная форма вторична — ведь до появления ДНК гены жили в другом носителе, РНК, но точно так же заставляли этот носитель двигаться и размножаться. Информация определяет функцию.

Точно так же и мозг приобретает осмысленность и направление движения за счет своей конфигурации. Причем если конфигурация ДНК — это просто буква за буквой, то конфигурация мозга — это почти бесконечное пространство возможностей. Как мы увидим, на эту конфигурацию влияет каждое событие, происходящее с мозгом за время его существования. Конфигурация мозга, с моей точки зрения, и есть сознание в самом общем смысле, и при желании это понятие можно применять к кому угодно. Вопрос в том, что в силу различий в строении мозга, а значит, и в его конфигурации, у разных животных сознание очевидно ощущает себя по-разному. Это и требует объяснения. Объяснять нужно не что такое сознание, откуда оно взялось и где оно живет (оно живет везде и нигде конкретно), а почему именно наша конфигурация мозга ощущает себя так, как она ощущает, и что вообще значит, что некая система «ощущает себя».

Я согласен с дуалистами в том, что сознание, то есть конфигурацию мозга, можно рассматривать отдельно от самого мозга. Теоретически его можно даже перенести в другой носитель, если только создать искусственный мозг адекватной сложности. Я согласен с физикалистами в том, что, помимо материи, в мозге нет никаких «особых субстанций», как нет никаких особых «генных» субстанций, витающих между нуклеотидами ДНК. С эпифеноменалистами я согласен в том, что решения мозга достигаются физическими способами, а наши субъективные ощущения естественным образом «вырастают» из этих решений.

Но и «картезианский театр» дуалистов, и «трудная проблема сознания» физикалистов мне кажутся надуманными, а в эпифеноменализме мне не нравится полное отрицание какой-либо роли сознания в материальном мире. По-моему, если воспринимать мозг как материю, движимую информацией сквозь время, то меняется само понятие сознания и все вопросы отпадают. Взаимодействуя с окружающим миром, мозг постоянно усваивает информацию, то есть меняет свою конфигурацию. Эта информация не есть сама материя мозга, но неразрывно с ней связана. Вся совокупность этой информации определяет то, что мозг делает в дальнейшем. Наша субъективность тоже продукт этой информации. Как информация в ДНК — это то, что, строго говоря, живет и эволюционирует, так и информация в мозге — это то, что думает и осознает.

Источник