Текст книги "О чем думают растения?"

Правда ли, что люди – самые развитые существа на планете?

Наше представление о растительном мире и идея так называемой пирамиды живых существ существовали на протяжении столетий и практически не изменились с момента написания Шарлем де Бовелем (1479–1567) «Книги о мудреце»[2]2
  Шарль де Бовель, «Книга о мудреце», в сборнике «Чаша Гермеса». М., 1996. – Прим. перев.


[Закрыть] (Liber de sapiente, 1509). Яркая иллюстрация в этой книге вполне заменила бы тысячу слов: она изображает живые существа и неживые объекты в восходящем порядке. Все начинается с камней (которым дается такое краткое описание: Est – существуют, но не имеют никаких других признаков). Выше располагаются растения (Est et vivit – существуют и живые, но не более того), затем идут животные (Sentit – чувствуют) и, наконец, человек (Intelligit-только человек наделен интеллектуальными способностями).

Рис. 1–1. «Пирамида жизни» Шарля де Бовеля из «Книги о мудреце» (1509). С момента выхода книги наше восприятие природы несильно изменилось

До сих пор популярна восходящая к эпохе Возрождения идея, что какие-то виды живых существ являются более развитыми в эволюционном плане и обладают более разнообразными жизненными способностями, чем другие. Это часть нашего культурного воспитания, и мы практически не в силах отказаться от него, даже несмотря на то, что после публикации в 1859 г. книги «О происхождении видов» прошло более 150 лет. Сформулированная Чарльзом Дарвином идея настолько важна для понимания жизни на планете, что знаменитый биолог Феодосий Добжанский писал: «Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции». Теории великого британского биолога, ботаника, геолога и зоолога теперь являются частью научного наследия всего человечества. Однако идея о том, что растения – пассивные существа, не имеющие чувствительности, способности к коммуникации, поведенческих реакций и умения обрабатывать информацию, вытекающая из совершенно неверного понимания эволюции, все еще сохраняет свои позиции даже в обществе ученых.

Дарвин показал, что рассматривать живую природу в терминах более или менее эволюционно развитых организмов нельзя; с точки зрения Дарвина все существующие ныне организмы находятся на вершине их эволюционной ветви – в противном случае они бы уже исчезли. Это очень важное предположение, поскольку, согласно Дарвину, нахождение в конце эволюционной ветви означает максимальную способность к адаптации, достигнутую в ходе эволюции. Конечно же, этот гениальный натуралист прекрасно знал, что растения – чрезвычайно сложные организмы, обладающие множеством иных возможностей, нежели те, которые им обычно приписывают. Значительную часть своей жизни и научной работы он посвятил ботанике (шесть томов научных трудов и около 70 сочинений), иллюстрируя на примере растений теорию эволюции, обеспечившую ему бессмертную славу. Но при этом большую часть исследований Дарвина, посвященных изучению растительного мира, всегда считали второстепенной – еще одно подтверждение недостаточного внимания к растениям со стороны ученых.

В книге «Сто один ботаник» (One Hundred and One Botanists), опубликованной в 1994 г., Дуэйн Изели писал: «О Дарвине было написано больше, чем о любом другом биологе… Однако забавно, что его редко представляют как ботаника. Тот факт, что он написал несколько книг об изучении растений, отмечался в посвященных ему трудах, но обычно упоминания о нем как о ботанике случайны, из разряда «Действительно, Дарвин несколько раз утверждал, что считает растения самыми удивительными живыми существами»». («Мне всегда нравилось возвышать растения в иерархии организованных существ», – писал Дарвин в автобиографии.) Эту тему Дарвин развивал в фундаментальном труде «Сила движения растений» (The Power of Movement in Plants), опубликованном в 1880 г. Это был ученый старой школы: он наблюдал за природой и выводил ее законы. Дарвин не был заядлым экспериментатором, но в этой книге он объяснял результаты многих сотен экспериментов, проведенных вместе с сыном Френсисом, и описал и интерпретировал бесконечное множество движений растений: самые разнообразные движения, большинство из которых происходят не в надземной части, а в корневой системе, которую Дарвин считал «командным центром» растения.

Очень показателен последний параграф самой знаменитой книги английского натуралиста. Именно здесь в простой и доступной для каждого форме он формулирует свое окончательное заключение. Вот замечательная фраза из знаменитого эпилога из книги «О происхождении видов»:

«Есть величие в этом воззрении, по которому жизнь с ее различными проявлениями Творец первоначально вдохнул в одну или ограниченное число форм; и между тем как наша планета продолжает вращаться согласно неизменным законам тяготения, из такого простого начала развилось и продолжает развиваться бесконечное число самых прекрасных и самых изумительных форм»[3]3
  Дарвин Ч. Происхождение видов путем естественного отбора. СПб.: Наука, 1991. – Прим. перев.


[Закрыть].

В выразительном параграфе в заключительной части книги «Сила движения растений» ученый ясно излагает свое убеждение, что корни растений в какой-то степени аналогичны мозгу низших животных (к этой важной гипотезе мы обратимся в главе 5). На самом деле растение имеет тысячи корневых окончаний, каждое из которых снабжено собственным «вычислительным центром». Это выражение мы используем, чтобы показать даже самым злобным критикам, что со времен Дарвина никто не сказал и не подумал, что в корнях заключается настоящий мозг (конечно, не напоминающий по форме грецкий орех, как мозг человека), поскольку на этот факт на протяжении тысячелетий почему-то не обращали внимания. Однако существует гипотеза, что верхушки корней аналогичны мозгу животного и обладают множеством таких же функций. Что в этом такого невероятного?

Хотя на основании своих предположений Дарвин мог сделать очень важные выводы, он был осторожен и не стал разрабатывать эту тему в книге. Он был уже стар, когда писал «Силу движения растений», и, хотя был уверен в том, что растения следует воспринимать как разумные организмы, также знал, что заявить об этом означало вызвать негативную реакцию на все его труды. Вспомните, что ему уже приходилось защищать теорию происхождения человека от обезьяны! Поэтому он оставил разработку теории о разумности растений другим ученым, в частности своему сыну Френсису.

Френсис Дарвин (1848–1925), находившийся под глубоким влиянием идей и открытий своего отца, продолжил его дело и стал одним из первых в мире профессоров в области физиологии растений и написал первый в мире труд на эту тему на английском языке. В конце XIX в. все еще считалось парадоксальным объединять проблемы ботаники и физиологии. Однако Френсис Дарвин, долгие годы вместе с отцом изучавший растения и их поведение, был убежден в их разумности. Уже будучи известным ученым, на открытии ежегодного конгресса Британской научной ассоциации 2 сентября 1908 г. он отбросил всяческие предосторожности и заявил, что растения являются разумными существами. Это вызвало весьма ожидаемый шквал протеста, но Дарвин стойко придерживался своей идеи и в том же году опубликовал на эту тему статью на 30 страницах в журнале Science.

Последствия были невообразимыми. Дебаты нашли отражение в мировой прессе и поделили ученых на два враждующих лагеря. На одной стороне были те, кто быстро согласился с разумностью растений благодаря убедительным доказательствам, представленным Френсисом Дарвином. На другой стороне – те, кто отрицал такую возможность. Как в Древней Греции!

Рис. 1–2. Страница из New York Times, в которой сообщается о заявлении, сделанном Френсисом Дарвином на ежегодном конгрессе Британской научной ассоциации: растения обладают примитивной формой разума

За годы до этих событий Чарльз Дарвин вел плодотворную переписку с ныне незаслуженно забытым итальянским ботаником из Лигурии. Федерико Дель-пино (1833–1905) был одним из выдающихся натуралистов своего времени и даже может считаться создателем такого направления исследований, как биология растений. Этот выдающийся ученый был директором ботанического сада в Неаполе. Благодаря переписке с Дарвином он убедился в разумности растений и лично занялся экспериментальными исследованиями, направленными на изучение их возможностей. Долгое время он занимался так называемой мирмекофилией – симбиозом между растениями и муравьями (термин происходит от греческих слов murmex — муравей и philos — любящий). Чарльз Дарвин знал, что многие растения производят нектар не в цветах (хотя, конечно же, значительная часть нектара синтезируется в цветах, чтобы привлекать насекомых и использовать их для опыления). Он также знал, что сладкий нектар привлекает муравьев. Однако он никогда не изучал это явление подробно и считал, что выделение нектара не цветами, а другими частями растений, объясняется выделением ненужных растению продуктов жизнедеятельности. Однако по этому вопросу Дельпино не согласился с великим ученым. Нектар – чрезвычайно энергетически богатое вещество, которое растение производит с большими издержками для самого себя. Так что растению невыгодно от него избавляться. По-видимому, должно быть какое-то другое объяснение.

Занявшись изучением муравьев, Дельпино пришел к заключению, что растения-мирмекофилы секретируют нектар в иных участках, нежели в цветах, чтобы привлечь муравьев и использовать их для защиты: довольные предложенным угощением муравьи защищают растения от растительноядных животных, как настоящие солдаты. Вам приходилось когда-нибудь прикасаться к растению или прислоняться к дереву и тут же отскакивать от укусов этих злобных маленьких перепончатокрылых насекомых? Муравьи непрестанно охраняют хозяйское растение, выстраиваясь рядами, окружая потенциального противника и заставляя его отступить! Нельзя не признать, что подобное поведение чрезвычайно выгодно обоим видам организмов.

Энтомологи считают, что муравьи ведут себя чрезвычайно разумно, охраняя свой источник питания. Однако ботаники всегда воспринимали (и до сих пор воспринимают) ситуацию иначе. Немногие готовы признать, что поведение растений разумно (и целесообразно) и что выделение нектара – преднамеренная стратегия растений, предназначенная для привлечения столь необычной армии телохранителей.

Растения – всегда вторая скрипка

В наши дни не у кого ни вызывает удивления, что многие невероятные научные открытия, сделанные в результате экспериментов с растениями, на протяжении десятилетий «подтверждались» в экспериментах на животных. Фундаментальные механизмы жизнедеятельности, которые полностью игнорировались или в значительной степени недооценивались, пока относились к области ботаники, вдруг становились общеизвестны, когда выявлялись у животных.

Например эксперименты Грегора Иоганна Менделя (1822–1884), проведенные на горохе, стали отправной точкой для развития генетики, но на протяжении 40 лет выводы Менделя практически полностью игнорировались, пока в результате экспериментов на животных не начался расцвет генетики. Или счастливая история открытия подвижности геномов Барбарой Мак-Клинток (1902–1992), удостоенной за эту работу Нобелевской премии. До того как Мак-Клинток не доказала обратное, все считали, что геном каждого организма не изменяется в процессе его жизни. «Стабильность генома» была неприкосновенной научной догмой. В 1940-х гг. в результате серии экспериментов на кукурузе Мак-Клинток обнаружила, что этот принцип вовсе не является неопровержимым.

Ее открытие имеет основополагающее значение. Так почему же она получила Нобелевскую премию только через 40 лет? Причина проста: ее эксперименты были выполнены на растениях, и, поскольку выводы Мак-Клинток шли вразрез с академической догмой, научное сообщество ей не доверяло. Однако в начале 1980-х гг. аналогичные эксперименты на животных подтвердили возможность изменчивости геномов других видов организмов, и это «повторное открытие», а не только ее собственные результаты, позволили присудить Мак-Клинток Нобелевскую премию и признать ее вклад в это открытие.

Конечно же подвижность геномов – далеко не единственный пример подобных открытий. Список весьма длинен – от открытия клеточной структуры организмов до РНК-интерференции, за исследование которой Эндрю Файер и Крейг К. Мелло были удостоены

Нобелевской премии в 2006 г. На самом деле они «повторно открыли» на червях Caenorhabditis elegans то же явление, которое за 20 лет до этого Ричард Йоргенсен выявил в экспериментах с петунией. И что же? Никто не знает об экспериментах с петунией, но эксперименты на примитивном черве (но на животном!) были отмечены Нобелевской премией по физиологии и медицине.

Таких примеров существует гораздо больше, но их суть одна и та же: мир растений всегда находится на втором месте, даже в академических кругах. И при этом растения часто используются в исследованиях благодаря сходству их физиологии с физиологией животных, не говоря уже о том, что эксперименты на растениях вызывают меньше этических проблем. Но так ли мы уверены в том, что этическая сторона экспериментов на растениях несущественна? Мы надеемся, что данная книга поможет разрешить некоторые сомнения на этот счет.

Когда наконец исчезнет абсурдное, приниженное восприятие растительного мира по сравнению с миром животных, мы сможем изучать растения в связи с их отличиями от животных, а не в связи с их сходством – это ведь гораздо полезнее. Нам откроются новые удивительные возможности для исследований. Но пока позволительно спросить: что заставило блестящего ученого посвятить свою жизнь исследованию растений, а не животных, хотя было понятно, что это в значительной степени исключает возможность научного признания?

Как мы уже видели, данная ситуация является естественным результатом нашей культурной традиции.

В жизни, как и в науке, растительному миру отводится нижняя ступенька иерархической лестнице живых существ. Все царство растений в целом остается недооцененным, несмотря на то, что от него зависит выживание планеты и ее будущее.

В жизни, как и в науке, растительному миру отводится нижняя ступенька иерархической лестницы живых существ.

Глава 2
Растения – чужаки

Люди живут рядом с растениями с момента своего появления на Земле около 200 000 лет назад. Казалось бы, этого времени вполне достаточно, чтобы познакомиться. Однако нам не хватило 200 000 лет, чтобы как следует понять растения. Мы очень мало знаем о растительном мире и, возможно, воспринимаем растения примерно так же, как их воспринимали первые Homo sapiens.

Продемонстрировать это напрямую невозможно, но можно прояснить с помощью нескольких примеров. Допустим, мы хотим описать свойства какого-то животного, например кота. Что можно сказать о коте? Это сообразительное, хитрое, привязчивое, контактное, приспосабливающееся, шустрое и быстрое животное, и список эпитетов можно продолжать и дальше. А теперь попробуем описать растение, скажем, дуб. Что можно сказать о дубе? Дубы обычно высокие, раскидистые, сучковатые, пахучие… Ачто еще? Наверное, нам удастся описать несколько свойств, передающих практические характеристики дуба. Но, безусловно, мы не станем говорить о его «социальном поведении», тогда как при описании кота мы бы отметили, что это общительное животное (хотя эпитет «независимое» тоже вполне подходит). При описании растений нам не придет в голову использовать прилагательные, относящиеся к чувствительности или интеллекту – никто не назовет дуб «нежным»!

Но тут что-то не так. Как может быть, что на планете выжило и эволюционировало разумное существо, не имеющее социальных связей и не способное общаться с окружающим миром? Если бы растения действительно были столь мало функциональными, естественный отбор давно привел бы к их исчезновению!

Нет нужды отправляться за доказательствами в далекое прошлое. Научные исследования последних десятилетий показали, что растения способны чувствовать, имеют сложные общественные связи и общаются с другими растениями и с животными, о чем мы поговорим в следующих главах. Так почему же люди до сих пор воспринимают растения только в качестве сырьевого материала, источника пищи или декорации? Что мешает нам выйти за пределы древнего и поверхностного восприятия этой формы жизни?

Почему же люди до сих пор воспринимают растения только в качестве сырьевого материала, источника пищи или декорации?

Эвглена и парамеций: достойные соперники?

Кроме культурной традиции, о которой мы говорили в первой главе, на наше восприятие растительного мира влияют еще два других фактора: эволюция и время.

Давайте начнем с рассмотрения эволюционного фактора и проанализируем ситуацию, выяснив, какой смысл мы вкладываем в понятие «эволюция». Эволюцией называют медленные непрерывные процессы адаптации организмов к внешним условиям, в результате которых они приобретают характеристики, максимально способствующие выживанию. В этом процессе каждый вид приобретает или теряет какие-то признаки и способности в соответствии с характеристиками среды обитания. Конечно же, все это происходит за очень протяженные отрезки времени, но в результате между исходным видом и его ныне существующим потомком накапливаются макроскопические различия. Эволюция играет ведущую роль в дифференцировке растений и животных, и сегодня отчасти именно это мешает нам достаточно глубоко проникнуть в суть мира растений.

Чтобы понять, о чем идет речь, давайте сделаем шаг назад.

Известно, что первые одноклеточные организмы, появившиеся на нашей планете, были водорослями – т. е. живыми организмами растительного типа. Благодаря фотосинтезу они наполнили атмосферу кислородом, что способствовало распространению жизни на Земле, в том числе появлению эукариотических клеток (животных).

Тогда, как и сейчас, растительные и животные клетки различались не так сильно, как думают многие. Вообще говоря, растительные клетки устроены сложнее животных, поскольку имеют дополнительные органеллы – хлоропласты, в которых происходит фотосинтез, – а также окружены клеточной стенкой, которая делает их намного более прочными, чем клетки животных. Но за исключением этих двух различий растительные и животные клетки очень похожи друг на друга.

Так почему же при сравнении одноклеточных «растений» и одноклеточных «животных» мы всегда воспринимаем последние как более сложные, более продвинутые в эволюционном плане – т. е. обладающие очевидным превосходством?

Давайте сравним два одноклеточных существа – животное парамеций и растение эвглену. Называя парамеций животным, мы делаем некоторое допущение, поскольку наряду с другими простейшими (протозоями) теперь он относится к другой классификационной группе – к протистам[4]4
  Традиционно среди протистов выделяют группы простейших, водорослей и грибоподобных организмов. – Прим. перев.


[Закрыть]. Однако всего несколько лет назад парамеций рассматривали в качестве животного. Как следует из названия, протозои – это первичные животные (греческое слово protozoa состоит из двух корней: protos — первый и zoon — животное).

Парамеций (инфузория туфелька) – малюсенькое одноклеточное существо, покрытое ресничками, которые действуют как весла, позволяя животному перемещаться в воде. Если вы взглянете на парамеций через микроскоп, вас восхитят его эволюционные приспособления и те движения, которые позволяют ему быть столь элегантным. Это истинный чемпион среди живых существ: это всего одна клетка, но она обладает удивительным спектром возможностей. Описывая другое маленькое амебоподобное существо в книге «Поведение низших организмов» (Behavior of the Lower Organisms), вышедшей в 1906 г., Герберт Спенсер Дженнингс (1868–1947), задавался вопросом, признали бы мы разумность хищной амебы, если бы она была размером с кита и представляла опасность для человека.

Рис. 2–1. Сравнение структуры парамеция и эвглены.

Оба организма чрезвычайно малы, но у второго есть примитивный глаз (фоторецептор), с помощью которого он воспринимает свет

Но существует и другое чудо природы, микроскопическая одноклеточная водоросль – эвглена зеленая. Это существо тоже может быть отнесено к протестам, но, безо всяких сомнений, оно имеет растительную природу.

Изучение таких простых организмов и обнаружение их невероятных возможностей может помочь нам осознать причину нашего пренебрежительного отношения к миру растений. Что общего между этими двумя одноклеточными организмами и чем они различаются? Действительно ли животные обладают минимальной формой разума, которого нет у растений?

Действительно ли животные обладают минимальной формой разума, которого нету растений?

Чтобы прийти к общим выводам, давайте начнем с инфузории. Этот малюсенький организм обладает удивительными возможностями: например, он умеет находить пищу и двигаться в ее сторону.

Понятно, что для жизни эвглене тоже нужна энергия. Обычно она обеспечивает себя энергией за счет фотосинтеза, как все растения, но если света недостаточно, она не погибает, а превращается в хищника и начинает вести себя подобно животному. Она тоже может обнаруживать пищу и двигаться в ее направлении. Да, это растение, но оно способно двигаться! Эта микроскопическая водоросль перемещается с помощью тонкого жгутика.

Конечно же, и парамеций, и эвглена могут воспроизводить самих себя. Если вы следите за их движениями в воде, вы не заметите между ними серьезных различий. Через тело парамеция проходят передающие информацию электрические сигналы. По этой причине его даже называли «плавучим нейроном». Однако через клетку эвглены тоже проходят аналогичные электрические импульсы, так что и в этом отношении эти существа похожи друг на друга.

Выходит, их способности эквивалентны, и соревнование между растениями и животными заканчивается вничью? Вовсе нет, только результат соревнования – не такой, как все ожидали. Побеждает в соревновании не парамеций, а эвглена, которая обладает свойством, отсутствующим у ее противника: она умеет осуществлять фотосинтез. Для выполнения этой функции она использует зачаточную форму световосприятия, что позволяет ей улавливать свет и находить для этого оптимальное положение.

Но если эвглена может делать все то же самое, что делает парамеций, плюс получать энергию путем переработки солнечного света, почему никто и никогда не называл ее «плавучим нейроном» или не придумал для нее какого-то другого определения, передающего ее удивительные способности? Трудно сказать. По-видимому, не существует никакого рационального объяснения для общего нежелания воспринимать очевидные научные факты, подтверждающие более широкий спектр возможностей клеток растений по сравнению с клетками животных.