Biljke mogu vidjeti, čuti, mirišati – i reagirati

Updated 4. travnja 2017.

Biljke, prema Jack C. Shultzu su ‘samo jako spore životinje’. I to nije nerazumijevanje osnovne biologije. Shultz je profesor na Odjelu znanosti o biljkama na Sveučilištu Missouri u Kolumbiji. Proveo je četiri desetljeća istražujući interakciju između biljaka i insekata. Vrsni je poznavatelj tematike.

Profesor Shultz želi ukazati na uobičajeno mišljenje koje imamo o naših lisnatim rođacima, za koje osjeća da su prečesto odbačeni kao da su dio namještaja. Biljke se bore za teritorij, traže hranu, izbjegavaju grabežljivce i postavljaju zamke za plijen. Biljke su žive kao i svaka druga životinja – i isto kao životinje – one pokazuju ponašanje.

‘Da bi to vidjeli trebate napraviti ubrzani film biljke u rastu – tada vidite da se ponaša kao životinja’ oduševljeno govori Olivier Hamant, biolog Sveučilišta u Lyonu, Francuska. I zaista, time-lapse kamera otkriva vanzemljski svijet biljnog ponašanja u svom njegovom raskošu, kao što mogu posvjedočiti svi koji su vidjeli slavnu sekvencu o šumskom krajoliku iz serije ‘Life’ Davida Attenborougha.

Te biljke se kreću s namjerom, što znači da trebaju biti svjesne toga što se oko njih događa. ‘Da bi pravilno reagirale biljke, također trebaju imati sofisticirane senzorne uređaje podešene na razne uvjete’, kaže Schultz.

Pa, što je dakle osjet biljke?

Ako je vjerovati Danielu Chamovitzu Sveučilišta u Tel Avivu u Izraelu, nije toliko drugačiji od našeg, premda bi možda bilo za očekivati da jest. Kad je Chamovitz 2012. godine napisao knjigu ‘Što biljka zna’ (“What a Plant Knows”), u kojoj otkriva kako biljke doživljavaju svijet i to putem najrigoroznijih i najmodernijih znanstvenih istraživanja – knjigu je ipak izdao s dozom strepnje. ‘Nije mi bilo svejedno kakav će biti odaziv’.

Njegova briga nije bila bezrazložna. Opis biljaka u njegovoj knjizi koje gledaju, miriše, osjećaju i znaju, podsjeća na popularnu knjigu ‘Tajni život biljaka’ („The Secret Life of Plants“) izdanu 1973. godine koja se sviđala generaciji Djece cvijeća, ali nije nudila puno na polju činjenica. Najdugotrajnija tvrdnja prvospomenute knjige je vjerojatno prečesto diskreditirana ideja da biljke reagiraju pozitivno na zvukove klasične glazbe. No, istraživanje o percepciji biljaka je jako napredovalo od 1970-tih, te je u posljednjim godinama došlo do velikih pomaka u istraživanju biljnog svijeta. Heidi Appel i Rex Cocroft, Schultzove kolege na Sveučilištu Missouriju, u potrazi su za istinom o mogućnosti biljaka da slušaju.

‘Glavni doprinos našeg rada je bio otkriti zašto zvuk ima utjecaj na biljke,’ kaže Appel. Beethovenova simfonija je od male važnosti za biljku, ali njena reakcija na zvukove gladne gusjenice je druga priča.

U svojim istraživanjima, Appel i Cocroft otkrili su da snimke zvuka žvakanja kojeg proizvode gusjenice bile razlog da biljke preplave svoje listove kemijskim obranama koje postoje da bi se obranile od napadača. ‘Pokazali smo da su biljke reagirale za ekološki važan “zvuk” sa ekološki važnom reakcijom’, kaže Cocroft.

Ekološka relevantnost je ključ. Consuelo De Moraes iz Švicarskog federalnog instituta tehnologije u Zurichu, zajedno sa svojim suradnicima, pokazala je da kao što mogu čuti da im prilaze insekti, neke biljke ih mogu ili i namirisati ili mogu namirisati promjenjive signale koje ispuštaju susjedne biljke kao reakciju na njih.

Još 2006. godine demonistrirala je kako parazitska biljka poznata kao ‘dodder vine’ nanjuši potencijalnog domaćina. Ta biljka meškolji se zrakom sve dok se ne omota oko domaćina koji, eto nije imao sreće, i krene iz njega izvlačiti hranjive tvari.

Konceptualno, ništa puno ne razlikuje ove biljke od nas. Nešto namiriše ili čuju i onda se ponašaju u skladu s time, kao i mi.
Ali naravno, postoji važna razlika. ‘Ne znamo točno koliko je sličan mehanizam percepcije mirisa kod biljaka i životinja, jer jednostavno ne znamo puno o tom mehanizmu kod biljaka,’ kaže De Moraes.

Imamo noseve i uši, ali što ima biljka?

Zbog nedostatka očitih centara za osjetilne podražaje teško je razumjeti biljna osjetila, no ne baš u svim slučajevima – fotoreceptori koje biljke koriste da bi npr. ‘vidjele’, relativno su dobro proučeni, no to je svakako područje koje traži daljnje istraživanje.

Appel i Cocroft nadaju se pronaći dio ili djelove biljaka koji reagiraju na zvuk. Mogući kandidati su proteini – mehanički receptori kojih ima u svim biljnim stanicama. Oni konvertiraju mikro deformacije u vrstu koju zvučni valovi mogu generirati tijekom prelaska preko objekta u električne ili kemijske signale.

Testiraju da vide mogu li biljke s neispravnim mehaničkim receptorima i dalje reagirati na buku insekata. Za biljku, čini se, možda ne postoji potreba da ima nešto glomazno kao što je uho.

Još jedna mogućnost koju dijelimo s biljkama je propriocepcija: ‘šesto čulo’  koje (nekima od nas) omogućuje tipkanje na slijepo, žongliranje i generalno znanje o tome gdje su razni dijelovi našeg tijela u prostoru.

Budući da je ovo osjet koji nije suštinski vezan za jedan organ kod životinja već se oslanja na povratne reakcije između mehaničkih receptora u mišićima i mozgu, usporedba s biljkama je urednija. Premda su molekularni detalji malo drugačiji, biljke također imaju mehaničke receptore koji detektiraju promjene u njihovom okruženju i prema tome se i ponašaju.

‘Sveobuhvatna ideja je ista,’ kaže Hamant koji je bio koautor teksta o istraživanju propriocepcije iz 2016. godine. ‘Ono što znamo za sada je da je kod biljaka slučaj da mikrotubule (strukturne komponente stanice) reagiraju na rastezanje i mehaničku deformaciju.’

Naime, studija koja je objavljena 2015. čini se pokazuje sličnosti koji idu još dublje, ukazujući na ulogu aktina – glavne komponente u mišićnom tkivu – u biljnoj propriocepciji. ‘Ovo je potrebno još istraživati,’ kaže Hamant, ‘ali postoje neki dokazi da su vlakna aktina u tkivima uključena; skoro kao mišić.’

Ovi rezultati nisu jedinstveni. Kako se istraživanje biljnih osjeta razvilo, istraživači su počeli pronalaziti ponavljajuće obrasce koji ukazuju na konkretniju usporedbu sa životinjama.

2014. godine tim na Sveučilištu Lausanne u Švicarskoj pokazalo je da kad gusjenica napadne Arabidopsis biljku, trigerira val električne aktivnosti. Prisustvo električnog signaliziranja u biljkama nije novost – fiziolog John John Burdon-Sanderson predlaže da je to mehanizam djelovanja Venerine muholovke davne 1874., ali ono što iznenađuje je uloga koju imaju molekule zvane glutamat receptori.

Glutamat je najvažniji neurotransmiter u našem centralnom živčanom sustavu i istu ulogu ima i kod biljaka, osim s jednom bitnom razlikom: biljke nemaju živčane sustave.

‘Molekularna biologija i genomika govore nam da su biljke i životinje sastavljene od iznenađujuće ograničenog skupa molekularnih ‘građevnih blokova’ koji su jako slični.’ kaže Fatima Cvrčková, istraživačica na Sveučilištu Charles u Pragu, Češka. Električna komunikacija razvila se na dva različita načina svaki put koristeći skup ‘građevnih blokova’ što vjerojatno datira u vrijeme prije odvajanja životinja i biljaka prije oko 1.5 bilijuna godina.

‘Voljela bih da biljke dobiju priznanje kao iznenađujuća, zanimljiva, egzotična živa bića koja jesu,’ kaže Cvrčková, ‘i da ih se manje gleda kao samo izvor ljudske prehrane i biogoriva.’ Takav će stav svima koristiti. Genetika, elektrofiziologija i otkriće transpozona samo su neki od primjera područja koja su počela s istraživanjima biljaka i sva su se pokazala kao revolucionarna za cjelokupnu biologiju.

S druge strane, spoznaja da imamo nešto zajedničko s biljkama mogla bi biti mogućnost da prihvatimo da smo više nalik biljkama nego što bi voljeli misliti, isto kao što su biljke više nalik životinjama nego što inače pretpostavljamo da jesu.

‘Možda smo više mehanički nego mislimo da jesmo,’ zaključuje Chamovitz. Za njega, sličnosti bi nas trebale upozoriti na iznenađujuću kompleksnost biljaka i na zajedničke faktore koji povezuju sav život na Zemlji. ‘Tek tada možemo početi cijeniti jedinstvo u biologiji.’

Foto: Pixabay