Почему растения не чувствуют боли

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

Чувствуют ли растения боль?

На минутку вспомните летний запах свежескошенной травы. Для многих людей этот запах говорит о том, что температура весьма приятная и что можно погулять/продолжить отдых/расслабиться/подышать. Для травы же этот запах сигнализирует совершенно о другом.

Запах свежескошенной травы на самом деле сигнализирует химически о бедственном положении. Он используется растениями как просьба близлежащим тварям спасти их от нападения (обычно насекомых, но в нашем случае — лезвия газонокосилки). В конце концов, когда наступает опасный момент, будь это оборудование для скоса травы или голодная гусеница, растения не могут достать свои корни и убежать. Они должны бороться за место, на котором находятся.

Чтобы защитить себя, растения запускают цепочку молекулярных ответов. Эти химические связи могут использоваться для того, чтобы отравить врага, предупредить окружающие растения о потенциальной угрозе или привлечь полезных насекомых с вполне конкретной целью. Иногда молекулярная защита выполняет двойную функцию. К примеру, растения, производящие кофеин, используют это химическое вещество для самозащиты, а также для одурманивания пчел. Пчелы под кофеином прилетают к растениям, как в кофейню напротив, возвращаясь снова и снова и опыляя их в качестве оплаты.

Очевидно, растения могут общаться. Но могут ли они чувствовать боль? Вегетарианцам будет совсем нелегко резать салат, зная, что у него могут быть чувства. Да и что им тогда есть вообще?

По мнению ученых Института прикладной физики Университета Бонна в Германии, растения испускают газы как эквивалент слезам боли. Используя лазерный микрофон, ученые уловили звуковые волны, которые издают растения, выпуская газ, когда их режут или ломают. Хотя человеческому уху эти звуки не слышны, секретный голос растений показал, что огурцы кричат, когда их режут, а цветы скулят, когда их листья обрывают.

Есть также свидетельства того, что растения могут слышать, когда кого-то из их сородичей едят. Ученые из Университета Миссири-Колумбии обнаружили, что растения понимают и реагируют на звуки гусениц, которые сидят на них и едят. Когда растения слышат такие звуки, они активируют защитный механизм.

Для некоторых ученых свидетельство таких сложных систем связи — производство шума с помощью газов в бедственном положении — говорит о том, что растения чувствуют боль. Другие утверждают, это не может быть болью, если нет мозга, регистрирующего чувства. Тем не менее все больше ученых допускают, что растения могут проявлять разумное поведение и не обладая мозгом или сознанием.

По мере роста растения могут изменять свои траектории, чтобы избежать препятствия и найти опору для своих побегов. Эта деятельность связана с комплексной биологической сетью, распределенной в корнях, листьях и стволах растений. Она помогает растениям распространяться, расти и выживать. Деревья в лесу, например, могут предупреждать своих близких об атаках насекомых.

Один ученый ввел в дерево радиоактивные изотопы углерода и увидел, что несколько дней углерод передавался от дерева к дереву, пока вся 30-метровая площадь леса не была соединена. Ученый узнал, что зрелые деревья «связались» в сеть, чтобы разделить питательные вещества в корневой системе и накормить ближайшую рассаду, пока она не станет достаточно высокой, чтобы получать свет и питание самостоятельно.

Источник

Мы спросили биолога могут ли растения испытывать боль

Чиновники в правительстве Соединенных Штатов вернулись к забытым под слоем пыли дискуссиям об абортах и выложили их в свет. Кстати, в соответствии с опубликованной в июньском номере Scientific American статье, мы только начинаем изучать, что и когда начинает чувствовать плод.

Но знаете ли вы, какое создание безусловно имеет чувствительность? Растения, по крайней мере, по словам биолога Даниэля Шамовица, декана естественных наук в Тель-Авивском университете Израиля, и автора книги «Что знает растение».

Мы обратились к Шамовицу, чтобы выяснить могут ли растения чувствовать боль, потому, что если окажется, что да, это сможет встрепенусь всю дискуссию об абортах, не говоря уже о том, что это добавит целое измерение в вопрос вегетарианства.

VICE: Я смотрю видео с растением, называющимся мимоза стыдливая (mimosa pudica), которое, очевидно, может чувствовать. Кто-то трогает его, и листья закрываются…

Даниэль Шамовиц: Это я на самом деле и прикасаюсь к мимозе.

И растение чувствует прикосновение, верно? Так и есть. Я бы даже использовал слово «известно», но это не вызывает у растения волнений. Листику известно, когда его надрезают, и у него будет определенная реакция, но она не такая комплексная, чтобы он мог подумать «О, мой бог. Что происходит со мной, что если это случится снова?»

А мимоза отличается от других растений? Мимоза, а также Венерина мухоловка имеют определенный орган, определяющий движения, название которого звучит как pulvinus. Другие растения такого не имеют. Но на молекулярном уровне способ, которым pulvinis реагирует на прикосновения, идентичен тому как ветка реагирует на прикосновения.

Если вы заблокируете движение растения, это может как-то ему помешать? Что вы можете сделать, так это, применить к мимозе определенные лекарства, предназначенные для человека. [Примечание: препараты, которые могут быть применены, это анестетики, такие как метоксифлуран, хлороформ, галотан, энефлуран и севофлуран]. Когда вы применяете их к мимозе и прикасаетесь к ней, она не может закрыть свои листья.

А что какие ещё пытки учёные применяли к растениям? Знаете, что если вашу ногу ударить электрическим зарядом, то нога подпрыгнет? Таким же образом вы можете заставить мимозу закрыть ловушку, пропустив через лист электрический заряд.

Растение наверно не любит такую процедуру, верно? Можно легко стать в антропоцентрическую позу и сказать: «О, это больно!» Но то, что я вижу — и в этом нет ничего духовного — это единство биологии. Всё в биологии использует электроэнергию, и это называется деполяризацией. Это древний биологический механизм. Наши нервы используют его.

А растения, кроме мимоз или Венериной мухоловки, используют электрические сигналы? Мы знаем, что, когда тля атакует листья, они передают электрический сигнал по всему растению, который идет от листа к листу, и сигнализирует о необходимости запуска защиты растением. И распространение сигнала очень похоже на то, как распространяются сигнал в нервной системе. Но растения делают это без нервной системы. Вывод в том, что нервная система является одним из способов обработки информации, но не единственным.

Понял, значит ощущение вреда, даже без наличия нервной системы, по существу является болью? Предположение о том, что ущерб должен быть болью, ошибочно. Мы ощущаем боль, потому что у нас есть конкретные типы рецепторов, называемые ноцицепторами, которые запрограммированы реагировать на боль, а не на прикосновение. Люди могут иметь генетические сбои, когда они чувствуют давление, но не чувствуют боль, потому что они не имеют болевых рецепторов.

Но вы сказали, что растения «знают». Так они осознают приченённый ущерб? Нет, я отказываюсь использовать слово осознают. У нас нет понимания, что такое осознание. Никак нет. Растения не являются осознанными. Когда мы разрезаем листок, мы предполагаем, что растение страдает. Но это наш собственный антропоморфизм в отношении того, что происходит.

Таким образом, они могут не ощущать боль, но они испытывают затруднения. Все организмы стараются поддерживать гомеостаз, и они будут делать всё, чтобы продолжать его. Но есть ли здесь место страданию? Это определение, которое мы даём вещам. Скажем, на вершине горы растёт дерево, и такое же дерево есть в долине. На вершине [ветреной] горы такое дерево будет невысоким, с несколькими ветками, не особо покрытое листьями, с толстым стволом. Если бы оно на той же высоте выросло с нормальным количеством ветвей, его бы повалило. Итак, мы знаем, что растения активно реагируют на ветер, приглушая вертикальный рост, и увеличивая ствол. Это активный ответ. Это не похоже на реакцию на повреждение. Скорее это ответ на вопрос выживания.

Могут ли растения обучаться?У растений есть память. Они хранят и могут вспоминать информацию, но они не могут пойти на приём к психиатру чтобы обсудить свои воспоминания. Ярчайшим примером может быть Венерина мухоловка. Это растение закрывается с помощью этих огромных волосков-нитей, расположенных вдоль большого открытого основания. Основание напоминает два листа, но на самом деле это один лист. И когда жучок прикасается к двум таким волоскам, то растение закрывается. Если задеть лишь один, этого не произойдет. Если же жучок сначала касается одного, ползает там, касается другого и такое касание происходит в течение 20 секунд, то растение смыкает лист. Если пауза составляет более 20 секунд, или это большое насекомое, растение не будет тратить энергию на то чтобы сомкнуть лист. Если пауза большая, может быть это ползают два маленьких жучка, и они не стоят энергии, которую придется потратить на закрытие. Растение предпочитает кушать то, что ему подходит.

У него и вправду столько памяти? Краткосрочная память! В течение нескольких секунд, потом она улетучивается. Вот, что здесь происходит: первый волосок чувствует прикосновение. Память об этом сохраняется 20 секунд; после чего волосок забывает о то, что к нему что-либо притрагивалось.

Значит, если я вас правильно понял, растения действительно чувствуют, не в переносном смысле, а на самом деле. Но они не чувствуют боль. Правильно? Растения не имеют болевых рецепторов. Растения имеют рецепторы давления, которые позволяют им узнать, когда к ним притрагиваются. Это специфические нервные клетки.

И чтобы всё прояснить, я прав в том, что растения знают о том, что им причиняют повреждения? Вы можете определенно убить растение, но его это не волнует.

Следите за сообщениями Майка на Twitter.

Источник