Фолькер Арцт - Умные растения
Если почва внезапно намокает и корням не хватает кислорода, растению приходится тяжко. Однако, если количество кислорода сокращается постепенно, корни успевают образовать специальные трубочки, этакие носики, способные забирать недостающий газ из воздуха.
Времена бывают разные. Живые организмы должны уметь приспособиться к их смене. Все организмы. Животные приспосабливаются, изменяя свои повадки, растения — свое строение. Но порой разницы между первыми и вторыми практически не существует…
9. Электрические импульсы: как нервничать без нервов
Быстрее мух
Она захлопывается, словно пасть жадного хищника. Молниеносно закрывает свои листья-ловушки. Сначала венерина мухоловка проверяет, жива ли ее жертва и двигается ли. Потом переваривает добычу, но, если та окажется невкусной, растение прекращает этот процесс и вновь распахивает лист-ловушку. Венерина мухоловка, похоже, одновременно и проворна, и чувствительна.
Половинки листа связаны между собой «шарниром» и захлопываются подобно капкану — за одну десятую секунды. В это же время «зубы» по краям листа загибаются внутрь, образуя — еще до того, как ловушка захлопывается, — своего рода ловчую сеть. Даже у мух, обладающих быстрой реакцией, не получается освободиться. Растение опережает их. Мышечная сила здесь исключена, венерина мухоловка делает это гидравлически: клетки на внутренней стороне «шарнира», мгновенно выделив жидкость, усыхают. Клетки на внешней стороне, напротив, принимают эту жидкость и растягиваются. Ловушка захлопывается именно так.
Однако интересней всего вопрос: когда именно она захлопывается? Откуда растение узнает о том, что это нужно сделать именно сейчас, в это самое мгновение? Оно действительно чувствует добычу. На внутренней стороне каждой половинки листа находятся по три чувствительные щетинки. Насекомое, обследующее цветок, неизбежно дотронется до одной из них. Рассуждая логически, можно подумать, что ловушечный механизм срабатывает немедленно. Однако венерина мухоловка не торопится. Она будто бы не доверяет своим ощущениям. А вдруг это дождевая капля? Или комок земли, подброшенный в воздух пробегавшим мимо животным? Растение выжидает — целые сорок секунд. Если за это время до щетинки дотронутся еще раз, значит, на листе живое насекомое, и венерина мухоловка тут же реагирует на его присутствие. До сих пор остается загадкой, как работает кратковременная память растения, как безмозглая венерина мухоловка в течение сорока секунд может помнить о том, что до нее уже кто-то дотрагивался.
Если это был всего-навсего камешек, всегда есть шанс устранить недоразумение. Если жертва по вкусу не похожа на живой организм — то есть если рецепторы в стенках листа не отреагируют на белок, — ловушка снова откроется. Всего за полчаса. В противном случае лист мухоловки останется закрытым на несколько дней, пока пепсин и другие пищеварительные ферменты не растворят жертву.
Более ста двадцати лет назад Чарлз Дарвин пришел в восхищение от венериной мухоловки и ее хищного поведения. Он знал, что у этого растения нет нервных волокон. Но с помощью какого механизма чувствительные щетинки дают команду захлопнуть ловушку? Как они информируют клетки по всей длине «шарнира»? А «зубы» на краю листа? Дарвин перепоручил эту проблему Джону Бердону-Сандерсону[24], выдающемуся врачу из Университетского колледжа Лондона, и тот сделал сенсационное открытие: непосредственно после раздражения чувствительной щетинки по створкам листа распространяются электрические импульсы — и не просто импульсы, а точно такие же, какие возникают в нервных клетках животных и людей, короткие волны напряжения, стремительно перемещающиеся по нашей нервной системе, при этом не угасая и не изменяясь. Эти нервные сигналы активируют наши мышцы, передают информацию об ощущениях или сообщают мозгу о состоянии нашего организма.
Похоже, такие же сигналы существуют и у растений. Потрясающее открытие: передача нервных импульсов без всяких нервных волокон. Правда, скорости тут другие: у нас волны импульсов мчатся по своему пути со скоростью гоночного болида в «Формуле-1» — сто метров в секунду. У венериной мухоловки они едва ли разгоняются до десяти (максимум двадцати пяти) сантиметров в секунду, то есть в тысячу раз медленнее.
Существуют такие растения, у которых скорость электрического сигнала можно проследить невооруженным глазом. Я имею в виду чувствительную к прикосновениям мимозу. Как уже говорилось, ее перистые листочки, точно рыбные кости отходящие от средней жилки, сворачиваются после прикосновения или в результате повреждения. Эффектно и по очереди, как будто кто-то невидимый, проезжая по средней жилке, сжимает одну пару листочков за другой. Это, собственно, и есть перемещение нервного сигнала; он заметен, потому что двигается со скоростью примерно один сантиметр в секунду, даже медленней, чем у венериной мухоловки. Сигнал вызывается прикосновением, проходит по всей средней жилке листа и по пути закрывает листочки-перышки.
Параллель с нервными импульсами очевидна. Еще Дарвин задавался вопросом: можно ли одурманить мимозу? Станет ли она под воздействием эфира или других наркотических веществ такой же неподвижной, как животные и люди?
Мимоза под наркозом
Доктор Моника Бирмелин — врач-анестезиолог из Евангелической благотворительной больницы во Фрайбурге-в-Брайсгау. Ей понравилась идея анестезировать мимозу — во всяком случае, попытаться это сделать. Монике даже удалось убедить руководство больницы предоставить для этого свободную операционную.
Внешне условия идеальны: большое помещение, ровный пол для съемки с движения, и операционные лампы, вращающиеся в нужном направлении, как нельзя лучше освещают площадку. На заднем плане — медицинские пульты с мигающими огоньками и дисплеями. К тому же Моника — специалист, без труда управляющий всеми этими приборами.
Правда, сегодня она тоже совершает экскурсию в малоисследованную область анестезиологии. Редко попадаются такие стыдливые пациенты, со смехом признается она, вспомнив научное название растения. Моника сделала выбор в пользу старомодной эфирной анестезии. Она — надежнее всего. Врач хочет подвергнуть нашу мимозу действию паров пятнадцатипроцентного эфира. Наркоз будет действовать один час.
Однако мы недооценили чувствительность нашей пациентки. Оказавшись под стеклянным колпаком, она должна вдыхать пары эфира. Сначала мы осторожно катим ее из вестибюля в операционную — впрочем, делаем недостаточно бережно. Тряска во время езды — это уже слишком: часть листьев сворачивается. Остальные следуют примеру собратьев, когда мы задеваем растение, накрывая его стеклянным колпаком. Так не пойдет. Теперь мимоза выглядит жалко. Как же проверить ее чувствительность под наркозом, если листья растения уже закрылись? Ко всему прочему помещение пропиталось сладким запахом эфира. Брайан жалуется на головную боль.
