Растения чувствуют боль? Научный факт?

Чувствуют ли растения боль: предположения, теории и научные факты

Растения чувствуют боль? Научный факт?

Вы когда-нибудь задумывались о том, чувствуют ли растения боль? Частенько можно встретить человека, который бездумно надламывает стебель цветка или вонзает острый топор в березу, чтобы получить от нее взамен сок. У людей с рождения возникает представление о том, что растения неживые, ведь они не двигаются, а значит, им несвойственны никакие чувства. Так ли это? Давайте разберемся.

О чем говорит запах

Каждому, скорее всего, знаком запах свежескошенной травы, который чувствуется после прохождения газонокосилкой по газону. Однако мало кто знает, что этот запах является своеобразной просьбой о помощи.

Растения чувствуют опасность, надвигающуюся угрозу, поэтому выделяют в воздух химические вещества, доходящие до нашего обоняния. Науке известно много подобных случаев.

Например, растения способны выделять кофеин и одурманивать пчел, в первую очередь, чтобы защитить самих себя или отпугнуть подступавшего врага.

Влияние запаха свежескошенной травы на человека

Несмотря на то что таким запахом растения оповещают об опасности, на человека он влияет крайне необычно.

Химические соединения, которые выбрасываются в воздух, действуют на части мозга (а именно, на миндалину и гиппокамп, которые отвечают за эмоции и проявления стресса) успокоительным образом.

Человек чувствует себя уравновешенным и спокойным. На основе этого было принято решение создать с таким запахом ароматизатор.

При ответе на этот вопрос мнения расходятся. Ученые из института прикладной физики Германии утверждают, что растения тоже чувствуют боль. По крайней мере, они подают некоторые намеки на это.

Например, ученые выяснили, что, когда растениям вредят (срезают стебельки), то они выделяют газы, которые равносильны человеческим слезам. При помощи лазерного микрофона даже удалось уловить звуковые волны, которые исходили от раненого представителя флоры.

Человеческий слуховой аппарат не может их услышать, поэтому нам недоступны своеобразные крики о помощи растений, когда мы готовим, казалось бы, безобидный салат.

Ученые из университета Колумбии обнаружили, что растения чувствуют, когда на них нападают гусеницы, чтобы перекусить, и включают защитный механизм. Также они способны ощущать опасность, грозящую другим растениям.

Из таких соображений одни ученые делают выводы, что, действительно, растения чувствуют боль, а другие утверждают, что они не могут этого делать без мозга, который регулирует проявления тех или иных чувств и эмоций. Однако большинство научных деятелей останавливаются на том факте, что представителям флоры необязательно для этого иметь сознание.

Считается, что растения, собственно, как и животные, имеют сущность, которая состоит из эфирного и астрального тел. Это объединяет их с человеком. То есть растения испытывают боль и страх, только по-другому. В первую очередь это связано с отличиями в строении.

Несмотря на то что у растений нет такой нервной системы, которой обладает человек и которая известна нам из школьной анатомии, они имеют свою особенную индивидуальную систему, свои нервы, которые позволяют им реагировать на раздражения окружающей среды.

Поэтому, срывая листик и обрубая стебель растения, следует помнить, что они также могут испытывать болевые ощущения.

Ответные удары

Однако растения не так-то просты по своей природе и могут даже дать обидчику сдачи, если тот надумает причинить им вред.

Например, очень много таких представителей флоры, которые покрыты шипами или иголками, которые позволяют им обезопасить себя от нападения окружающих врагов.

Есть и такие растения, которые выпускают ядовитые вещества, парализующие, а в худшем случае умертвляющие противника.

Научные факты

Чувствуют ли растения боль? Ответить на этот вопрос попытался полиграфолог Клив Бакстер, который начал изучать растения с 1960 года. Он был одним из первых, кому стало интересно, испытывают ли растения боль. Ему почти удалось доказать, что растения способны на чувственное познание предметов окружающего мира.

Клив провел ряд опытов, в которых использовал детектор лжи, реагирующий на кожу. Когда растению причиняли боль, полиграфолог записывал реакции кожно-гальванических электродов. Результаты эксперимента показали, что представители флоры реагируют на боль практически так же, как и человек.

После проведения повторных опытов результаты показывали такие же изменения.

Далее вышла статья Бакстера, в которой он утверждал, что растения способны улавливать эмоции и мысли людей, реагировать на их желания и действия.

Опыты полиграфолога были названы ненаучными и сомнительными, так как после него никому больше не удалось их повторить. Позже утверждения Клива Бакстера поддержал Вениамин Ноевич Пушкин, работавший в институте общей и педагогической психологии.

Телевизионная программа «Разрушители легенд» захотела повторить опыты Клива. Для этого ее создатели решили проделать те же эксперименты и воспользовались гальванометром, который должен был показать реакцию растения, если бы то испытало боль.

Действительно, при первом тестировании прибор показал реакцию на одну треть, но экспериментаторы сослались на то, что причиной этого могла быть вибрация от их собственных движений.

Повторные опыты успехом не увенчались и дали им полное право признать теорию ложной.

Несмотря на то что растения могут поворачиваться в сторону солнца и совершать перемещения, это объясняется с биологической точки зрения и никакого отношения к болевым ощущениям не имеет.

Также не следует забывать, что природа строго разделила представителей царства животных и растений, обделив первых содержанием целлюлозы в тканях, зато снабдив их нервной системой. В отличие от них, клетки растений содержат целлюлозу, но у них нет такой нервной и сенсорной системы. Следовательно, им просто не присущи боль, страх, эмоции и все, что обеспечивается деятельностью мозга.

Словами ученых

Профессор Даниел Чамовиц утверждает, что растения однозначно чувствуют механическую стимуляцию, то есть они ощущают прикосновения, порывы ветра. Однако, по его мнению, ответ на вопрос, чувствуют ли растения боль, является отрицательным по следующим причинам:

  • У растений нет мозга.
  • У них нет нервной системы.
  • Также у растений отсутствуют рецепторы боли.

Чтобы представители флоры испытали болевые ощущения, по утверждению ученых, необходима передача импульсов к центральной нервной системе, которая у них отсутствует.

Известно, что только организмы, ткани которых содержат ноцицепторы – рецепторы боли, могут испытывать боль от порезов, ран.

Так как в растениях их нет, это позволяет ученым точно сказать, что представители флоры не испытывают ощущения, свойственные человеку. Возможно, со временем появятся другие обоснования того, чувствуют ли растения боль.

Источник: https://FB.ru/article/454861/chuvstvuyut-li-rasteniya-bol-predpolojeniya-teorii-i-nauchnyie-faktyi

Что «чувствуют» растения

Растения чувствуют боль? Научный факт?

В одном из сентябрьских номеров Science вышла статья, в которой рассказывалось об открытии защитной системы растений, имеющей много общего (неожиданно!) с нервной системой животных…

Оказалось, что Arabidopsis thaliana может передавать кальциевые сигналы к своим отдаленным органам с весьма большой скоростью, используя рецепторы к глутамату в качестве сенсоров повреждения.

В ответ на эти сигналы растение усиливает синтез различных защитных веществ, которые предотвращают его дальнейшее поедание травоядными животными. Наша статья посвящена деталям этого открытия.

В одном из недавних дайджестов SciNat [1] мы вскользь упомянули о том, что ученые обнаружили у растения Arabidopsis thaliana (русское название — резуховидка Таля) дальнодействующую и относительно высокоскоростную систему кальциевой сигнализации, которая активируется в ответ на механическое повреждение за счет особых растительных глутаматных рецепторов (glutamate- receptors, GLR) [2], [3]. GLR синтезируются повсеместно у разных групп растений — от мхов до покрытосеменных — и принимают участие во множестве процессов: они могут играть важную роль в размножении, защите от патогенов, росте корней, регуляции степени открытия устьиц и трансдукции светового сигнала [4–7]. Необычность этой находки состоит в том, что глутамат также является распространённым возбуждающим нейротрансмиттером у позвоночных животных [4]. Кроме того, глутаматные рецепторы в большом количестве присутствуют на поверхности иммунокомпетентных клеток млекопитающих, для которых глутамат является важным иммуномодулятором [8]. Несмотря на то что растения и животные далеко отстоят друг от друга в эволюционном смысле, наличие у обеих групп системы межклеточной коммуникации на основе рецепторов к глутамату свидетельствует в пользу универсальности и эволюционной древности такой системы.

Стоит отметить, что участие GLRs в неспецифических защитных реакциях растений уже было ранее показано для Arabidopsis thaliana.

Например, в статье 2014 года авторы предложили модель, где глутаматные рецепторы играют роль аминокислотных сенсоров при повреждении [10].

Однако каким именно образом GLRs и последующее повышение уровня внутриклеточного Ca2+ активируют системную защиту растения, известно не было.

Что чувствуют растения?

Давайте же разберемся, что необычного удалось обнаружить авторам вышеупомянутой статьи в Science. Открытие было сделано случайным образом. Американо-японская группа ученых изучала влияние гравитации на классическое лабораторное растение Arabidopsis thaliana.

Это растение является удобным модельным организмом в биологических исследованиях благодаря относительно короткому циклу развития и маленькому размеру (рис. 1).

Ученые предположили, что кальциевая сигнализация может играть роль в гравитропизме — направленном росте органов растения относительно вектора гравитации .

Для визуализации таких сигналов исследователи использовали специальный флуоресцентный белок-репортер, позволяющий «увидеть» повышение уровня ионов кальция в цитозоле клеток с помощью флуоресцентного микроскопа [11].

В ходе экспериментов растения порой получали механические повреждения и отвечали на них быстрым повышением уровня кальция в цитозоле клеток.

Этот эффект заинтересовал исследователей, и они стали умышленно «натравливать» на Arabidopsis гусениц и кромсать его листья ножницами (относитесь с осторожностью к ученому, который проявляет к вам интерес 🙂 ).

На повреждения обоих типов растение отвечало «кальциевыми сигналами», которые быстро распространялись от места ранения и достигали отдаленных листьев в течение двух минут, что хорошо видно на ускоренной записи данного эксперимента (видео 1 и 2).

Скорость сигнала составляла ~1 мм/с, что гораздо быстрее, чем можно объяснить простой диффузией. Тот факт, что Arabidopsis одинаково реагировал и на поедание гусеницей, и на повреждение ножницами, говорит нам о том, что для активации описанной сигнальной системы не требуются специальные химические вещества, выделяемые травоядными животными при поедании различных частей растения (рис. 2).

1. В ответ на поедание гусеницами и порезы у Arabidopsis thaliana ученые детектировали «кальциевые сигналы» в месте ранения, которые в течение 1–2 минут распространялись ко всем отдаленным частям побега

2. Поедание гусеницей стимулирует выработку кальциевых сигналов, распространяющихся преимущественно через проводящую систему Arabidopsis thaliana

Рисунок 2. Механическое повреждение листа Arabidopsis thaliana инициирует дальнодействующее распространение кальциевых сигналов.

а — Поедание гусеницей (пунктирная линия — гусеница; белая стрелка — место повреждения) сначала приводило к локальному увеличению внутриклеточного Ca2+ (красная стрелка), затем сигнал распространялся на отдаленные и преимущественно более молодые листья (желтые стрелки) (видео 2).

б — Отрезание листа (L1, белая стрелка, 0 с) вызывало локальное увеличение уровня Ca2+ (красная стрелка) с последующим распространением сигнала на отдаленные листья (желтые стрелки), например лист 6 (L6).

Также было показано — кальциевый ответ индуцируется исключительно глутаматом, а значит, решающую роль в этом процессе играют глутаматные рецепторы.

GLRs относятся к семейству катион-проницаемых неселективных ионных каналов и, как мы упоминали выше, играют важную роль в жизни растения: они могут принимать участие в поглощении питательных веществ, передаче сигналов и транспорте различных соединений [13]. Глутаматные рецепторы растений весьма разнообразны и отличаются широкой лигандной специфичностью.

В геноме Arabidopsis thaliana обнаружено 20 генов GLRs, которые можно сгруппировать в три клады. Ранее удалось узнать, что члены третьей клады данного семейства генов кодируют важные компоненты защитной системы растений, поэтому ученые изучали именно их [10].

Авторы показали, что изучаемый тип сигнализации отсутствует у растений с мутациями в двух генах глутаматных рецепторов — glr3.3 и glr3.6. Что интересно, эти рецепторы имеют высокое сходство последовательностей генов и белковых структур с ионотропными глутаматными рецепторами млекопитающих (iGLR), которые играют решающую роль в обучении и формировании памяти [8].

Возникает логичный вопрос: посредством чего в растениях передаются эти дальнодействующие сигналы? Ученые предположили, что действие глутамата сродни гуморальной регуляции и отличается от роли этой аминокислоты в качестве нейротрансмиттера у млекопитающих.

Это подтверждается экспериментальными наблюдениями: флуоресцентный репортер, позволяющий «увидеть» повышение уровня кальция, обнаруживается в значительных количествах именно в проводящей системе — в клетках флоэмы, где, кстати, синтезируются различные молекулы раневой сигнализации (рис. 2) [3].

Также ученые использовали флуоресцентный глутамат-репортер и показали, что уровень этой аминокислоты поначалу увеличивается в месте ранения, а со временем распространяется на весь лист (рис. 3).

Рисунок 3. Повреждение приводит к высвобождению глутамата в апопласт [Glu]apo сначала у места ранения (спустя 6 секунд после ранения), а затем и по всему листу (спустя 300 секунд). Активация GLRs, в свою очередь, вызывает изменения уровня Ca2+ в цитозоле и, как следствие, инициирует системный защитный ответ у всего растения.

Основываясь на полученных результатах, ученые предложили следующую гипотезу активации системной защиты у Arabidopsis thaliana: механические повреждения, которые наносятся травоядными животными, приводят к локальному высвобождению в месте ранения глутамата из цитоплазмы клеток в апопласт.

Молекулы этой аминокислоты транспортируются на большие расстояния по апопласту, достигая проводящей системы растений, где они активируют ионные каналы GLR3 в плазматической мембране клеток.

В свою очередь, это приводит к увеличению притока ионов кальция в клетки флоэмы и быстрому распространению сигнала к листьям, удаленным от места ранения. Не менее важно то, что активация глутаматных рецепторов третьего типа приводит к увеличению биосинтеза защитных веществ в растении, таких как жасмонаты.

Жасмонаты запускают синтез антимикробных и инсектицидных соединений, а также белков, блокирующих пищеварительные ферменты, благодаря чему повышается устойчивость растения к поеданию травоядными животными .

Заключение

Отсутствие нервной системы у растений — широко известный факт. Однако, по-видимому, растения всё же обладают системой, позволяющей им относительно быстро реагировать на внешние угрозы и раздражители путем активации комплексной системы защиты.

Примечательно, что сигнальная система растений, необходимая для защиты от травоядных животных, основана на той же «химии», что и нервная система животных.

Чтобы понять, достаточна ли скорость распространения кальциевого сигнала для быстрого реагирования растения на внешние раздражители, необходимо продолжать изучение этой системы.

  1. SciNat за сентябрь 2018 #3: мыши в виртуальной реальности, псевдо-нервная система растений и новый класс антибиотиков для борьбы с грамотрицательными бактериями;
  2. Gloria K. Muday, Heather Brown-Harding. (2018). Nervous system- signaling in plant defense. Science. 361, 1068-1069;
  3. Masatsugu Toyota, Dirk Spencer, Satoe Sawai-Toyota, Wang Jiaqi, Tong Zhang, et. al.. (2018). Glutamate triggers long-distance, calcium-based plant defense signaling. Science. 361, 1112-1115;
  4. E. Michard, P. T. Lima, F. Borges, A. C. Silva, M. T. Portes, et. al.. (2011). Glutamate Receptor- Genes Form Ca2+ Channels in Pollen Tubes and Are Regulated by Pistil D-Serine. Science. 332, 434-437;
  5. Carlos Ortiz-Ramírez, Erwan Michard, Alexander A. Simon, Daniel S. C. Damineli, Marcela Hernández-Coronado, et. al.. (2017). GLUTAMATE RECEPTOR- channels are essential for chemotaxis and reproduction in mosses. Nature. 549, 91-95;
  6. Seyed A. R. Mousavi, Adeline Chauvin, François Pascaud, Stephan Kellenberger, Edward E. Farmer. (2013). GLUTAMATE RECEPTOR- genes mediate leaf-to-leaf wound signalling. Nature. 500, 422-426;
  7. Daeshik Cho, Sun A. Kim, Yoshiyuki Murata, Sangmee Lee, Seul-Ki Jae, et. al.. (2009). De-regulated expression of the plant glutamate receptor homologAtGLR3.1impairs long-term Ca2+-programmed stomatal closure. The Plant Journal. 58, 437-449;
  8. A. A. Boldyrev, E. A. Bryushkova, E. A. Vladychenskaya. (2012). NMDA receptors in immune competent cells. Biochemistry Moscow. 77, 128-134;
  9. Очень нервное возбуждение;
  10. Brian G. Forde, Michael R. Roberts. (2014). Glutamate receptor- channels in plants: a role as amino acid sensors in plant defence?. F1000Prime Rep. 6;
  11. Флуоресцентные репортеры и их молекулярные репортажи;
  12. Растения в космосе: инструкция по применению;
  13. B. G. Forde, P. J. Lea. (2007). Glutamate in plants: metabolism, regulation, and signalling. Journal of Experimental Botany. 58, 2339-2358;
  14. Жасмонаты: «слёзы феникса» из растений.

Источник: https://biomolecula.ru/articles/chto-chuvstvuiut-rasteniia

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.