Коммуникация растений с другими организмами — сложный процесс

«Мы покажем им Наши знамения по свету и в них самих, пока им не станет ясно, что это есть истина. Неужели не достаточно того, что твой Господь является Свидетелем всякой вещи?» (Коран, 41:53)

В своей естественной среде обитания растения пересекаются со многими организмами. Как же они общаются со всеми этими организмами – другими растениями, травоядными животными, хищниками и даже с самими собой? Растения общаются с помощью химических или визуальных сигналов. Длительное время идея «химической» коммуникации между растениями и другими организмами считались надуманной, но недавно ее признали как экологический феномен.

Есть множество интересных примеров того, как растения общаются с насекомыми. Например, в целях самозащиты от насекомых, поедающих его листья, растение выделяет летучие химические вещества, которые сигнализируют другим насекомым, которые охотятся на насекомых-вредителей, поедающих растение. Побочным продуктом такой коммуникации с насекомыми является возможность подать сигнал опасности другим растениям, находящимся очень близко и с подветренной стороны. Профессор энтомологии Ричард Карбан (Richard Karban) и другие исследователи из Университета Калифорнии доказали, что обрезанная полынь «рассказывала» табаку, растущему рядом с подветренной стороны, о своей травме, и табак в ответ продемонстрировал явную защитную реакцию.

В течение трех сезонов исследователи обрезали листья полыни, чтобы сымитировать воздействие насекомых, поедающих листья. Обрезанная полынь выделяла летучие химические соединения (метилжасмонат), который ветер разносил по ближайшим растениям. По-видимому, растения табака ощутили эти соединения – по крайней мере, они увеличили производство защитного агента, который сделал их листья «невкусными» для насекомых. В результате растения табака вполовину меньше пострадали от кузнечиков и совок.

В другом исследовании дерево акации реагировало на объедание листьев и молодых побегов или битье палкой повышением уровня танина в листьях в течение нескольких минут. Удивительно, что после этого уровень танина повышался и у соседних деревьев, и своим горьким вкусом они отгоняли животных, прежде чем те успевали нанести им вред.

Более того, растения также способны «говорить» с млекопитающими. Исследование, проведенное профессором Стивеном Джонсоном (Steven Johnson) и группой исследователей из Университета Квазулу-Натал, ЮАР, продемонстрировало, как уникальный аромат редкого паразитического растения привлекает наземных млекопитающих-опылителей. Этот специфический цветочный аромат состоит из более чем 30 компонентов, в частности, кетонов, производных жирных кислот, моно- и сесквитерпеноидов. Из них три наиболее распространенных ароматических вещества это 1-гексен-3-он, 3-гексанон и этилбутират.

Когда влияние этих химических веществ было проверено на мышах, выяснилось, что мыши, как и люди, воспринимают 3-гексанон как приятный запах. Его обычно используют в качестве ароматизирующей добавки для получения сладко-фруктово-виноградного аромата. Кроме того, 3-гексанон был обнаружен в некоторых цветах, опыляемых летучими мышами. Таким образом, можно предположить, что это вещество является аттрактантом для всех млекопитающих. Примечательно, что ароматические сигналы особенно важны для растений, опыляемых мелкими наземными млекопитающими, потому что обычно период активности этих животных приходится на ночное время, когда визуальные сигналы менее эффективны.

Помимо насекомых-вредителей в естественных условиях растения имеют дело с многочисленными патогенными микроорганизмами: бактериями, грибами, оомицетами, вирусами. Правильная реакция на патогенные организмы ведет к формированию механизмов сопротивления, обеспечивающих выживание растения. Растения способны распознавать потенциальные патогены путем выявления ассоциированных с патогенами молекулярных структур. Это распознавание активирует механизм защиты. Слаженная коммуникация между зараженными тканями растения и незараженными важна для своевременного проявления защитных механизмов, которые ограничивают системное распространение патогенов.

Салициловая кислота, этот важный мобильный сигнал, транспортируется из зараженной ткани в остальные части организма растения. Он активирует приобретенную системную резистентность, которая является ответной реакцией всего растения, возникшей ранее в ответ на локализованное воздействие патогена. Растения не только сообщают о вторжении микробов сами себе, но и «говорят» друг с другом. Например, растения табака предупреждают друг друга об атаке вируса мозаичной пятнистости, выделяя метилсалицилат, который в неинфицированных растениях затем превращается в защитную салициловую кислоту.

В отличие от вредных патогенных взаимодействий, между некоторыми микроорганизмами и растениями существуют также симбиотические, выгодные взаимодействия. Создание такого благоприятного симбиоза (что на греческом буквально означает «жить вместе») – сложный процесс. При этом для успешного взаимодействия необходим диалог между партнерами на молекулярном уровне.

Среди таких видов взаимодействия особое значение в сельском хозяйстве имеет симбиоз бобовых и клубеньковых бактерий, потому что в процессе симбиоза бактерии поглощают атмосферный азот, который, в свою очередь, способствует росту бобовых культур, таких как соя, горох и бобы, занимающих 12-15% всех сельскохозяйственных земель на планете.

Клубеньковые бактерии живут в почве и способны фиксировать молекулярный азот из атмосферного воздуха и синтезировать органические азотсодержащие соединения, развиваясь в формируемых в процессе симбиоза клубеньках на корнях растений, таких как люцерна, клевер, горох, бобы, чечевица, люпин, рожковое дерево, соя, арахис.

Клубеньковые бактерии нуждаются в растении-хозяине, так как неспособны самостоятельно удерживать азот. Для привлечения клубеньковых бактерий корни растений выделяют сигнальные молекулы, например, флавоноиды.

Когда бактерии ощущают эти химические вещества, они колонизируют корневые ткани бобового растения. Таким образом, заражение клубеньковыми бактериями бобовых – это вторжение «по приглашению».

Проникнув в корневой волосок растения, бактерия выделяет особое вещество, на которое растение реагирует интенсивным делением корневых клеток. Так формируются клубеньки, в которых бактерии живут и удерживают азот.

Таким образом, клубеньковые бактерии делают бобовые независимыми от почвенного азота, а бобовые снабжают бактерии питательными веществами. Кроме того, бобовые растения поставляют им один важный компонент – нитрогеназу, который является ключевым ферментом для азот-фиксирующих бактерий. И все это возможно потому, что растение способно «общаться» с бактериями.

Растения также весьма «заинтересованы» в колонизации микоризными грибами. Помимо обеспечения питательными веществами, такими как фосфор и азот, грибы защищают растения от болезней, паразитов и других стрессов.

При колонизации даже увеличивается рост растений на 40%. В лабораторных условиях морковь, которая была колонизирована, выросла в 20 раз больше, чем морковь, которая не была! Фактически, они столь близкие «друзья», что гриб просто не может жить без растения, и 80-90% всех растений на Земле каким-то образом связаны с микоризными грибами. Происхождение этой невероятной дружбы — это коммуникация.

Итак, растения могут «разговаривать» с микроорганизмами, вредителями и млекопитающими, но общаются ли они с людьми? Являются ли они разумными существами, которые могут общаться с нами? В 1848 году д-р Густав Теодор Фехнер (Gustav Theodor Fechner), немецкий профессор, предположил, что растения способны к эмоциям и что разговор, внимание и любовь способствуют их здоровому росту.

Индийский ученый, сэр Джагдиш Чандра Бос (Jagdish Chandra Bose), в 1900 году в результате своих опытов с растениями обнаружил, что под звуки приятной музыки растения растут быстрее, а среди громкого шума или резких звуков — медленнее.

Более того, по данным Королевского садоводческого общества, разговоры с растениями помогают им расти, особенно если с растением говорит женщина. Несмотря на многочисленные эксперименты с целью установить, могут ли растения «говорить» с людьми, серьезных открытий по этому вопросу до сих пор нет.

Пусть ботаникам неизвестно, как «разговаривать» с растениями, они стремятся понять, как растения общаются с другими организмами, чтобы использовать этот новый и захватывающий язык для улучшения устойчивости растений к вредителям или патогенам. Вместо использования химических пестицидов предпочтительной альтернативой являются генетически модифицированные системы защиты растений и каналы связи внутри сельскохозяйственных культур.

Коммуникация растений с другими организмами — сложный процесс. Растения могут иметь сеть коммуникаций с большим количеством разных существ. Они передают информацию друг другу или другим организмам, которые «говорят на других языках».

Как же они получили эти потрясающие навыки общения? Даже самые продвинутые существа, люди, испытывают проблемы в общении, как же тогда растения могут иметь надежные системы связи в гетерогенной среде?

В следующий раз, когда услышите странный шорох в своем саду, держитесь в стороне. Может быть, растения «спорят». Будьте осторожны, не навредите им – а вдруг они будут «ругаться» или «кричать»?

About Islam,islam.com.ua