Растения и боль: что наука знает о том, умеют ли цветы и деревья страдать
Когда садовник срезает ветку, а повар рубит лук, страдает ли в этот момент растение? Вопрос, который кажется философским, всё активнее изучается биологами. Рассказываем, правда ли растения чувствуют боль, что реально показывают эксперименты и где заканчивается наука, а начинаются домыслы.
Что происходит с растением при повреждении
Представьте: гусеница садится на лист и начинает его поедать. Буквально через несколько секунд в месте укуса запускается цепочка событий — быстрая, слаженная и хорошо изученная. Чтобы понять, способны ли растения чувствовать боль, нужно сначала разобраться, что именно происходит после повреждения.
Всё начинается в месте укуса. Когда клетки листа разрушаются, из них в межклеточное пространство вытекает глутамат. Это небольшая молекула, хорошо знакомая биологам: у животных глутамат — один из главных нейромедиаторов, то есть веществ, которые передают сигналы между нервными клетками. У растений нервной системы нет, но глутамат есть — и он выполняет похожую роль первого сигнала тревоги.
Соседние клетки улавливают глутамат через специальные белки-рецепторы на своей поверхности. Рецепторы запускают каскад изменений концентрации ионов кальция, и эта волна начинает распространяться по сосудистой системе растения. Кальциевая волна — не метафора: в 2018 году команда биолога Масацугу Тойоты вывела растения, клетки которых светились при повышении концентрации кальция. Исследователи буквально увидели в микроскоп, как сигнал уходит от повреждённого листа к здоровым в течение нескольких минут.
Вместе с кальциевой волной по растению идёт ещё один сигнал — электрический. Швейцарские биологи, прикрепив электроды к листьям, зафиксировали распространение электрического заряда со скоростью около 9 см/мин. Это медленнее нервного импульса у животных, но суть та же: информация о повреждении передаётся от клетки к клетке по всему растению.
Когда эти сигналы — кальциевый и электрический — достигают здоровых тканей, те начинают действовать. Клетки активируют синтез жасмоната — гормона, который управляет защитными реакциями растения. Вещество быстро накапливается и запускает системную перестройку: листья начинают производить горькие или токсичные вещества — ферменты, затрудняющие пищеварение насекомых, а клеточные стенки уплотняются. Растение, которое ещё несколько минут назад было уязвимым, становится менее привлекательным для вредителей, а значит, более защищённым.
На этом защитные реакции не заканчиваются. Повреждённое растение выбрасывает в воздух летучие органические соединения — например, бета-оцимен, а соседние растения поглощают эти молекулы через поры в листьях. Внутри клеток вещества действуют как тревожная кнопка: они влияют на то, какие гены в данный момент активны. Защитные гены, которые до этого молчали, получают команду включиться — и у неповреждённых растений запускаются те же защитные реакции, что и у повреждённого. Всё это происходит ещё до того, как гусеница до них добралась.
Если говорить коротко, цепочка работает так:
- растение высвобождает глутамат в месте повреждения;
- возникает кальциевая волна, охватывающая всё растение за считаные минуты;
- параллельно запускается электрический сигнал, идущий по сосудистой системе;
- растение выбрасывает гормоны — прежде всего жасмонаты, — и начинается химическая перестройка листьев;
- повреждённое растение выделяет летучие вещества, предупреждающие соседние растения об опасности.
7 хищных растений, которые охотятся не хуже тигра
Почему реакции растения — это не боль
У учёных есть точное определение, что такое боль. Международная ассоциация по изучению боли формулирует его так: «Боль — это неприятный чувственный и эмоциональный опыт, связанный с реальным или потенциальным повреждением тканей».
Ключевые слова здесь — «чувственный» и «эмоциональный опыт». Боль — это не просто сигнал об ударе или порезе. Это субъективное переживание, которое кто-то должен ощутить. И именно здесь начинается принципиальное различие между животными и растениями.
Чтобы это различие стало понятнее, нейробиологи выделяют два разных понятия, которые в обычной речи мы часто смешиваем:
- Ноцицепция — процесс обнаружения и передачи сигнала об опасном воздействии: порезе, ожоге, давлении. Это процесс кодирования негативных стимулов на уровне клеток.
- Боль — это субъективный опыт, который существует только у того, кто его переживает.
Ноцицепция и боль — не одно и то же. Можно иметь ноцицепцию без боли: именно это происходит с человеком под наркозом — его тело получает сигналы о повреждении, но он ничего не чувствует. И именно поэтому нынешняя наука утверждает, что боль — это гораздо больше, чем ноцицепция.
У растений есть нечто похожее на ноцицепцию — они обнаруживают повреждение и реагируют на него. Но при этом боли как таковой у них нет.
Всё дело в том, что, чтобы испытать боль, нужен мозг: нервная система обнаруживает негативный стимул, а мозг создаёт неприятное ощущение, когда получает этот сигнал. У растений же нет ни мозга, ни структур, которые могли бы создать субъективное переживание. Когда растение срезают, оно реагирует электрическими и химическими сигналами, активацией генов и защитной химией. Но эти процессы — скорее рефлексы, чем ощущения.
Экологичная подкормка: какие отходы можно использовать в качестве удобрения для комнатных растений
Почему тогда учёные до сих пор спорят
Наука редко даёт окончательные ответы с первого раза. Даже когда всё кажется очевидным, находится исследователь, который задаёт неудобный вопрос и проводит новый опыт.
Самое известное исследование о способности растений чувствовать боль провела австралийский биолог Моника Гальяно. В 2014 году она работала с мимозой стыдливой — небольшим растением, листья которого моментально складываются при малейшем прикосновении. Гальяно и её коллеги сконструировали специальную установку и снова и снова роняли горшки с мимозой с небольшой высоты на мягкую поверхность. Каждый раз падение вызывало у растения складывание листьев — стандартная защитная реакция. Но затем произошло кое-что неожиданное. После многократных повторений мимоза перестала складывать листья в ответ на падение. Она как будто поняла, что это конкретное воздействие не несёт реальной опасности, и перестала на него реагировать.
Гальяно назвала это обучением и памятью. В своей статье, опубликованной в журнале Oecologia, она описала это поведение мимозы как элементарную форму научения — привыкание к стимулу, который оказался безвредным. Это было громкое заявление: до этого считалось, что такие вещи требуют нервной системы.
Также исследователи проводили опыты с анестетиками: учёные помещали мимозу, венерину мухоловку, горох и росянку в пары эфира. Под действием общего анестетика растения переставали двигаться и реагировать на раздражители, а после того, как обезболивающее убирали, реакции возвращались.
Некоторые учёные сделали из этого смелый вывод: раз анестетики действуют на растения так же, как на людей и животных, значит, у растений тоже есть что-то вроде сознания и, возможно, способность чувствовать боль.
Но большинство нейробиологов с этим не согласились. Анестетики — не хирургически точный инструмент, который воздействует именно на сознание. Это вещества с очень широким действием: они влияют на мембраны клеток, химические каналы, электрические сигналы — то есть на базовые процессы, которые есть у любого живого организма, от бактерии до человека. Растения не обладают структурными и функциональными системами, которые позволяли бы анестезии раскрыть в них что-то похожее на сознание животных и людей. Иными словами, то, что анестетик останавливает движения растения, говорит лишь о том, что он нарушил базовую клеточную химию — не более.
Сейчас большинство учёных сходятся во мнении: поведение растений сложнее, чем считалось ещё двадцать лет назад, и изучать его стоит. Но делать из этого вывод о том, что растения страдают или обладают сознанием, — значит врать или говорить о вещах, которые пока невозможно обосновать.
Растения могут удивлять — особенно если они оказываются не там, где мы привыкли их видеть. Как выглядят привычные комнатные цветы в дикой природе, показываем в нашем материале.
Подпишитесь на «Рамблер» в Max! Будем на связи вопреки блокировкам и сбоям.