Три открытия про жизнь растений

postnauka. ru/lists/92112

Растения восприимчивы к множеству разных факторов окружающей среды, включая изменения в силе тяжести, свете, химическом составе воздуха, воды и почвы. Также они могут слышать некоторые звуки и менять свое поведение, подстраиваясь под полученную информацию. Вот некоторые открытия, которые показывают, как растения чувствуют мир и взаимодействуют друг с другом и с представителями других царств.

Растения используют муравьев в качестве слуг

В ходе эволюции у растений развились черты, которые делают их привлекательными для муравьев. Это позволило использовать насекомых для распространения семян или в качестве телохранителей. В свою очередь, муравьи используют растения в качестве жилища или источника пищи. Однако было неясно, кто из них сделал шаг к взаимовыгодным отношениям. В исследовании, опубликованном в PNAS и основанном на генетической истории 1700 видов муравьев и 10 000 растительных родов, утверждается, что инициаторами партнерства были муравьи. Ученые обнаружили, что история совместной эволюции муравьев и растений началась в мезозое, когда хищные муравьи начали добывать пищу на деревьях. Затем муравьи включили в свой рацион растительную пищу и со временем стали использовать растения в качестве жилища. В ответ на это растения развили черты, привлекающие муравьев и подталкивающие их к защите своего укрытия или источника пищи. Некоторые растения имеют полые шипы, которые насекомые используют в качестве укрытия, или подкармливают муравьев, вырабатывая для них дополнительный нектар, причем в нем могут содержаться психотропные вещества, контролирующие поведение квартирантов. Количество этих веществ меняется в зависимости от обстоятельств. Если кто-то пытается повредить растение, муравьи атакуют его. Часть растений снабжает семена дополнительным пакетом пищи — сочной структурой под названием «элайосома». Муравей поднимает и уносит семя в гнездо, съедает элайосому сам или скармливает ее личинке, а несъедобный остаток выбрасывает в место, куда муравьи складывают все отходы. Эти места, как правило, богаты питательными веществами и располагаются под землей, что создает идеальные условия для прорастания семечка.

Корни растений просят друг друга подвинуться

Давно известно, что растения умеют слышать, — в частности, способность чувствовать звуковые вибрации позволяет им искать воду. А в 2012 году выяснилось, что корни растений еще и умеют издавать звуки: они похожи на тихие щелчки. Предполагается, что это может быть связано со способностью корней к эхолокации: с помощью этих звуков они могут определять положение в пространстве друг относительно друга, а также других препятствий — совсем как летучие мыши.

Кроме того, ученые из Шведского университета сельскохозяйственных наук в Уппсале в 2017 году обнаружили, что растения в переполненной среде реагируют на химические вещества, которые выделяют в почву их соседи, и начинают расти интенсивнее, чтобы не оказаться в тени. Они разделили растения на две группы и одну оставили нетронутой, в то время как растения из другой подвергались коротким и мягким прикосновениям, имитирующим прикосновения листьев соседних побегов. Выяснилось, что у растений из второй группы гораздо сильнее выросли побеги, чем корни. Когда ученые извлекли вторую группу из почвы и посадили на их место новые растения, они начали расти по тому же принципу.

Листья предупреждают друг друга об опасности

Хотя ботаникам давно известно, что части растения ощущают воздействие друг на друга, но они не знали, как именно передается эта информация. Недавнее исследование демонстрирует, что, когда кто-то поедает лист растения, неповрежденные листья получают об этом сигнал, и в них быстро активируются защитные реакции — это происходит точно так же, как в нервной системе животных. Нервные клетки животных взаимодействуют друг с другом с помощью глутамата — аминокислоты, которая вырабатывается возбужденной нервной клеткой и вызывает волну ионов кальция в соседних клетках. Эта волна перемещается вдоль следующей нервной клетки, передавая сигнал по цепочке и обеспечивая связь на дальних расстояниях. Ученые обнаружили, что растения реагируют похожим образом. В эксперименте они использовали молекулярный датчик, реагирующий свечением на увеличение уровня кальция. Они поместили датчик в растение резуховидка (Arabidopsis) и разрезали один из листьев. Рядом с разрезом тут же появилось свечение, которое стало волнообразно распространяться, достигнув в итоге других, целых листьев. Выяснилось, что триггером кальция, как и у животных, является глутамат.