Co cítí rostliny?

Vidí, i když nemají oči. Reagují na dotek, komunikují čichem a chutí. Rostliny vnímají svět i mnoha jinými způsoby, o kterých se nám ani nesnilo.

Kdysi jsme všichni měli společného předka. Přibližně před dvěma miliardami let se však evoluce živých organismů začala ubírat dvojím směrem. Vyvinuly se různé adaptační systémy, různé buňky, tkáně a orgány. Kvůli těmto rozdílům rozdělil Karel Linné v 18. století živé organismy do dvou říší: rostlinné a živočišné (dnes jich rozlišujeme šest). Byl ovlivněn Aristotelem, který tvrdil, že rostliny mají blíže k neživým než k živým bytostem. Další velcí myslitelé, jako Platón, Démokritos a Charles Darwin, považovali rostliny za inteligentní bytosti. Indiáni a různé primitivní národy je považovali za posvátné. Některá náboženství je démonizovala a žalovala nejen ženy podezřelé z čarodějnictví, ale i látky, které používaly - kopr, petržel, česnek! Ve všech kulturách přetrvává přesvědčení, že rostliny jsou méně vyvinuté, pasivní organismy, které nemají vlastnosti přisuzované živočichům, jako jsou smysly.

Dnes však víme, že rostliny mají sofistikované schopnosti. - Smysly jsou nezbytné pro přežití, rozmnožování, růst a sebeobranu, takže rostliny by se jich nikdy nevzdaly," říká profesor Stefano Mancuso z Florentské univerzity, ředitel Mezinárodní laboratoře rostlinné neurobiologie. - Jedná se samozřejmě o rostlinné smysly, ale z tohoto důvodu nejsou méně spolehlivé. Můžeme tedy říci, že jsou nám v tomto ohledu podobní? Ne. Rostliny jsou mnohem citlivější než my. Kromě našich pěti smyslů mají nejméně 15 dalších smyslů. Dokážou vnímat a odhadovat gravitaci, velikost elektromagnetických polí a úroveň vlhkosti a analyzovat rozdíly v koncentraci chemických látek.

S takovou antropomorfizací rostlin plně nesouhlasím," říká profesor Kazimierz Trębacz, vedoucí katedry biofyziky na Fakultě biologie a biotechnologie Univerzity Marie Curie-Skłodowské. Dr. Danuta Solecká z Ústavu experimentální biologie a rostlinných biotechnologií Varšavské univerzity má podobný názor. Podle jejího názoru italský profesor zbytečně rozmnožuje smysly. - Měli bychom mluvit o pěti nebo šesti. Vnímáme také intenzitu a směr gravitace, ale nerozlišujeme další smysl. Na druhou stranu, určení koncentrace různých chemických látek spadá do oblasti působnosti chuťového vjemu," komentuje výzkumník.

Profesor Daniel Chamovitz, ředitel Mannova centra pro biologii rostlin na univerzitě v Tel Avivu, je rovněž distancován. "Bez ohledu na všechny podobnosti mezi rostlinnou a živočišnou říší, které můžeme najít na genetické úrovni, a ty jsou značné, jsou zvířata a rostliny dva zcela odlišné, jedinečné adaptační komplexy, které se vyvinuly u mnohobuněčných živých organismů v průběhu evoluce," píše ve své knize "Smyslový život rostlin".

Bez ohledu na tyto spory zůstává faktem, že rostliny si uvědomují sebe i své okolí, pamatují si minulost, přesně vnímají signály z okolí a reagují na ně. Spotřebovávají minimum energie a díky modulární struktuře, rozptýleným smyslům a absenci řídicího centra jsou velmi flexibilní a odolné, schopné žít v extrémních podmínkách a přežít katastrofy. Není divu, že tvoří 80 procent hmotnosti všech tvorů na planetě, a způsob, jakým reagují na podněty a využívají je pro svůj vývoj, je fascinující. Od nás zvířat se však liší natolik, že teprve začínáme chápat, jak komunikují se světem.

1. ZRAK - VIDÍ LÉPE NEŽ MY

Je známo, že rostliny se ohýbají směrem ke světlu, což je jev, který nazýváme fototropismus. Kterou část rostliny však vidí? Aby zjistil odpověď, provedl Charles Darwin a jeho syn Francis slavný pokus se semenáčky rákosu obecného.

Jednu rostlinu ponechali nedotčenou, vrchol druhé ořízli, třetí a čtvrtou rostlinu zakryli neprůhlednou a průhlednou kuklou a střední část výhonu zakryli tmavou trubicí. Udržovali rostliny ve tmě a pak rozsvítili lampu. První, čtvrtá a pátá sazenice se naklonily směrem ke světlu, zatímco ta odříznutá a přikrytá tmavou čepičkou se nepohnula. Tímto jednoduchým pokusem Darwinovci dokázali, že "oko" rostliny je jejím vrcholem. Reaguje na světelné podněty a přenáší informace do střední části výhonu, aby jej přiměla k ohybu určitým směrem.

Zrak je však u rostlin mnohem složitější než u lidí. Na sítnici máme tři typy fotoreceptorů citlivých na červené, zelené, modré a bílé světlo, které nám umožňují vnímat celou paletu barev, a také kryptochrom, který synchronizuje naše biologické hodiny. Rostliny nemají nervový systém, který by v mozku převáděl světelné signály na obrazy, ale mají více fotoreceptorů, které se nacházejí na listech, vrcholcích, výhoncích, stoncích, metličkách, v mízou nasyceném dřevě a v kořenech (ty však nemají rády světlo).

U ředkvičky obecné, modelové laboratorní rostliny, bylo dosud nalezeno až 11 typů fotoreceptorů! - Rostliny reagují na širší spektrum záření než člověk a množství světla, které je pro nás přinejmenším slabé, například světlo hvězd, může regulovat růst některých z nich," říká Dr. Solecka. Absorbují různé vlnové délky červeného, infračerveného, modrého a ultrafialového záření.

Tyto komplexní signály z mnoha fotoreceptorů umožňují rostlině přizpůsobit svůj růst měnícím se podmínkám prostředí. Některé z nich rostlině říkají, kdy má vyklíčit nebo se sklonit ke světlu, jiné, kdy má vykvést, a další jí dávají vědět, zda je dostatek světla, soumrak nebo noc. Jiné ho nechávají měřit plynutí času nebo mu říkají, zda roste sám nebo v davu. Rostliny navíc mohou světlo nejen absorbovat a přeměňovat na energii, ale mohou také přebytečné světlo odvádět, když absorbovaná "porce" překročí jejich provozní kapacitu.

Slavný botanik Gottlieb Haberlandt v roce 1905 vyslovil teorii, že rostliny jsou schopny pomocí epidermálních buněk vidět obrazy. Protože mají často tvar vypouklé čočky, může se podle něj obraz promítat na vrstvu buněk pod nimi. Fungují tedy jako jednoduché oči, nazývané fasety, které jsou běžné u bezobratlých živočichů. Jeho kontroverzní teze, ačkoli si získala souhlas Francise Darwina, tehdy již uznávaného profesora fyziologie rostlin, se ukázala jako příliš bizarní a upadla v zapomnění. Nedávno se k němu vrátil profesor Stefano Mancuso spolu s profesorem Františkem Baluškou z univerzity v Bonnu. Studovali tropickou popínavou rostlinu Boquila trifoliolata. Tato rostlina je královnou mimikry, protože jako jediná dokáže měnit tvar, velikost i barvu a zároveň napodobovat hostitele, po kterém šplhá. Navíc jeden exemplář může napodobovat několik druhů najednou a nemusí se jich dotýkat, stačí být poblíž. "Nejpřesvědčivějším vysvětlením tohoto jevu je, že Boquila má vestigiální zrakový orgán, zhruba na úrovni jednobuněčných organismů," uvedl. - píše profesor Stefano Mancuso ve své knize "Revoluční génius rostlin". Bylo také prokázáno, že některé mikroskopické řasy zvané brázdy mají složité přírůstky, struktury, které odpovídají rohovce a sítnici.

2. DOTEK - JSOU CITLIVÉ NA TAHY

Když nás někdo lechtá, bije, píchá nebo hladí, když nás mrazí nebo pálí, aktivují se naše smyslové receptory. Přenášejí signály prostřednictvím nervů do mozku, což vyvolává specifické emoce, jako je bolest nebo potěšení. Rostliny také vnímají fyzikální podněty a jsou schopny na ně reagovat úpravou svého vývoje tak, aby se co nejlépe přizpůsobily okolnímu prostředí. To je důvod, proč stromy v horách, které jsou bičovány větrem, deštěm a sněhem, mají nízké a silné kmeny a omezují růst svých větví. V laboratorních podmínkách se ukázalo, že ředkvičky, které byly často dotýkány, byly více přikrčené a kvetly později.

Tento rostlinný hmat může být extrémně citlivý, až desetkrát citlivější než u lidí. Například liána harburie ostnité, rostliny z čeledi brukvovitých, dokáže vycítit vlákno o hmotnosti sotva půl gramu, zatímco my reagujeme pouze na hmotnost dvou gramů. - Masožravá mucholapka se zavře, pokud se během 20 sekund pohnou alespoň dva chloupky - pak se spustí elektrický impuls, po kterém se past zavře. To rostlině zaručuje, že kořist má optimální velikost a nemůže uniknout," vysvětluje profesor Daniel Chamovitz.

Tímto způsobem mucholapka neztrácí energii a nezavírá se zbytečně pod vlivem irelevantního podnětu. Odkud se však tento pohyb bere, když nemáme žádné svaly? Odpověď poskytují studie na plaché mimóze, jejíž listy se při dotyku během vteřiny zkroutí a ochabnou. To spustí elektrický signál, který působí na skupinu buněk zvaných hyfy - ty se nacházejí u báze listů a fungují jako hydraulické minipumpy, které listy zvedají.

3. CHUŤ - JSOU TO VYNIKAJÍCÍ GURMÁNI

Kořeny rostlin mohou vnímat pro ně důležité chemické látky ve stopovém množství na vzdálenost několika metrů. Když ucítí živiny, otočí se k nim a rostou tak dlouho, aby je mohly vstřebat. Pokud naopak objeví těžké kovy, jako je olovo, kadmium nebo chrom, vydají se opačným směrem, aby unikly nebezpečí.

Chemické receptory na nadzemních částech rostliny zase rozpoznávají například sliny housenek. Obiloviny, bavlník nebo řepa například produkují látky, které lákají jiný hmyz, například parazitické vosičky, které kladou vajíčka do larev motýlů. Rostliny mají také neuvěřitelnou schopnost inaktivovat některé velmi nebezpečné látky, které obvykle produkuje sám člověk. Například trichlorethan, který se používá v plastikářském průmyslu a nerozkládá se, trvale znečišťuje vodní zdroje v průmyslových zemích. Rostliny ho mohou absorbovat.

4. KOMUNIKUJI POMOCÍ ČICHU

Rostliny nejen cítí, ale také vnímají své vlastní pachy a pachy vydávané jinými jedinci. Ucítí, že jejich souseda někdo stříhá zahradnickými nůžkami nebo že je požírá housenka. Máme stovky různých typů čichových receptorů, z nichž každý je zodpovědný za detekci jiné chemické látky (jejich vztah je podobný vztahu klíče a zámku). Čichové nervy přenášejí tyto signály do mozku, který je interpretuje. Rostliny, jak víme, nemají nervový systém.

nervový systém nebo nos, ale vnímají těkavé chemické látky a tyto signály v nich vyvolávají fyziologické reakce. "Miliony chemických sloučenin tvoří znaky rostlinného jazyka, kterému zatím téměř nerozumíme. S jistotou víme jen to, že každá sloučenina nese přesné sdělení, například varuje před nebezpečím, vyjadřuje přízeň nebo nelibost," píše profesor Mancuso.

Pokusy Martina Heila z Centra pro výzkum a pokročilá studia v Irupatu v Mexiku ukázaly, že listy napadené hmyzem vylučují plyn zvaný metyljasmonát, zatímco listy napadené bakteriemi vylučují metylsalicylát. Tyto těkavé zprávy se dostanou až do zdravých částí rostliny a spustí ochranné akce, které vedou k závodům v chemickém zbrojení. Rostlina může například obklopit napadené místo kordonem mrtvých buněk, aby zabránila šíření virů, hub nebo bakterií. V reakci na útok hmyzu může také vylučovat chemické látky, které způsobí, že listy jsou nejedlé nebo jedovaté (rajčata jsou tím proslulá). Může také lákat dravý hmyz, aby se zbavil agresorů. Z této čichové konverzace mezi listy těží i rostliny v okolí. "Odposloucháváním" svých sousedů získávají informace užitečné pro vlastní ochranu. "Je unikátní, že i velmi odlišné druhy vyjadřují stejné informace stejnými slovy," píše profesor Mancuso.

5. SLUCH - PRAVDĚPODOBNĚ JSOU HLUŠÍ

Hypotézu, že rostliny reagují na hudbu, nesdílejí všichni výzkumníci. Od Darwinova neúspěšného pokusu zjistit, zda mimóza reaguje na hru na fagot, se výzkum sluchových schopností rostlin příliš nerozšířil. O jejich reakci na zvuk bylo publikováno sotva několik prací, a i ty většinou nesplňovaly vysoké vědecké standardy. Mnoho zpráv naopak vyvrací tvrzení, že rostliny slyší. "Je pravděpodobné, že některé rostliny vnímají zvuky vydávané drobnými organismy, ale ty mohou být pro většinu výzkumných nástrojů nezjistitelné," naznačuje profesor Chamovitz. Prof. Mancuso je nadšenější a domnívá se, že vnímají vibrace prostřednictvím difuzních mechanoreceptorů, podobně jako hadi nebo krtci, kteří nemají vyvinuté uši. - Listy napadené housenkami pravděpodobně "slyší" vibrace listů způsobené žvýkáním býložravců. Navíc dokáží rozlišit vibrace způsobené útokem hmyzu a vanoucím větrem".

Zdroj: J. Nikodemska