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.
Мы устраиваем перерыв для совещания. Остался последний шанс. В подсобном помещении стоит запасная мимоза - мы привезли ее с собой на всякий случай, чтобы повторить эксперимент. Ее нужно переместить очень, очень осторожно…
Не помню, чтобы я когда-нибудь так аккуратно нес растение. Маленькие шаги, ровное дыхание, руки наполовину согнуты в попытке уменьшить тряску. Дверь открывается, и в помещении оказывается коллега Моники. Раздается общее: "Ш-ш-ш!" - и он застывает.
- Ну и запах здесь… - произносит врач, а затем вновь исчезает.
Осторожно, словно взрывоопасную бомбу, мы размещаем мимозу на операционном столе. Над миской с жидким эфиром. Плавно, миллиметр за миллиметром опускаем колпак. Пытаемся дышать как можно реже, чтобы пары эфира не попали в легкие. Неужели сознание немного помрачилось? Да нет, только показалось. Наконец можно вздохнуть спокойно. Мимоза уже под наркозом, и ее листья не сжались.
Через час Моника отваживается на решающий тест. Поначалу сдержанно, а затем все сильнее анестезиолог ударяет по перьевым листочкам: они не шевелятся.
- Пациентка анестезирована, - заключает Моника голосом профессионала.
И, чтобы понять, насколько глубок наркоз, она, взяв в руки ножницы, делает надрез на одном из перьевых листочков - вмешательство, которое в обычном случае вызвало бы бурную реакцию, причем не только у перьевых листьев. После такой раны даже стебли поникли бы. Но сейчас - ничего. Никакого движения.
Мимозу можно одурманить, как животное или человека. Ошеломляющий результат. Что означают электрические импульсы у растений? Может, за ними кроются когнитивные или психические способности, о которых мы до сих пор не подозревали? Сорок лет назад эта тема стала мировой сенсацией.
Драцена и детектор лжи
Эту историю пересказывали, наверное, миллион раз: 2 февраля 1966 года Клив Бакстер, находясь в офисе на Таймс-сквер в Нью-Йорке, совершил главное открытие своей жизни. Он работал на ЦРУ и был специалистом по детекторам лжи. Эти приборы использовались во время допросов и в первую очередь измеряли сопротивление кожи допрашиваемых, менявшееся при эмоциональном возбуждении - например, если те лгали. Однажды февральским утром Бакстеру пришла в голову идея подключить к детектору лжи свою драцену, которую, пытаясь украсить офис, не так давно приобрела его секретарша. Конечно, он не собирался допрашивать растение, просто его терзало научное любопытство. Бакстеру хотелось понять, сколько времени должно пройти после обильного полива, чтобы вода поступила в кончики листьев. Бакстер предполагал, что поднимающаяся жидкость уменьшит электрическое сопротивление листа, а подключенный к растению самописец зарегистрирует этот спад. Однако результат выглядел совсем иначе - и показался ему на удивление знакомым: рисуемый самописцем график изменялся точно так же, как во время допроса подозреваемого. Неужели драцена эмоционально реагирует на полив?
Бакстер загорелся этой идеей. Он подверг драцену целому ряду тестов. Дотрагивался до нее, опускал один из листьев в горячий кофе или подпаливал спичкой. Всякий раз детектор лжи показывал всплески, пусть даже и не очень сильные. Удивительное дело - как утверждал Бакстер, особенно заметные всплески появлялись только тогда, когда он задавался целью причинить растению вред. Не сам поступок, а намерение совершить его как будто особенно волновало драцену. Растения могут читать мысли - такой вывод сделал Бакстер, после чего опубликовал свои наблюдения в журнале по парапсихологии. Правда, особого эффекта они не произвели и уж тем более не тронули ботаников.
Однако пять лет спустя о Кливе Бакстере заговорили, и еще как! Журналисты Питер Томпкинс и Кристофер Берд написали книгу "Тайная жизнь растений", где восторженно сообщили о Бакстере и его драцене. Книга стала мировым бестселлером, и ботаникам пришлось - пусть с неохотой - заняться "эффектом Бакстера". Они повторили опыты, чтобы воспроизвести результаты исследователя, но - тщетно. В лабораториях растения постоянно теряли свои сверхъестественные способности. Что, по мнению Бакстера, было неудивительно: дабы растения отвечали взаимностью, человек сам должен относиться к ним эмоционально. Ну а кто заранее демонстрирует скепсис…
Казалось, эта пропасть непреодолима. Всякий контрольный эксперимент с иным результатом можно было отвергнуть, заявив о том, что его провели в неправильной обстановке. Оказалось, "эффект Бакстера" невозможно проверить средствами науки. Ботаники, читавшие лекции в вузах, изо всех сил отгораживались от Бакстера и его утверждений. Они не хотели иметь ничего общего со сверхчувствительными растениями и всем, что с этим связано. Так область исследований растительного электричества осталась в стороне от науки; на эту тему было наложено своего рода табу. Скрытый страх, что их отождествят с лженаукой и парапсихологией, удерживал ученых от серьезного исследования этой проблемы.
Даже чувствительность венериной мухоловки и мимозы словно бы оказалась забыта - феномены, связанные с этими растениями, отправились на задворки ботаники как особые случаи. Наука тоже подчиняется модным тенденциям, а изучение электрических сигналов растений казалось тогда неактуальным. В конце концов, оставалось еще много неизученного - начиная с генетики и заканчивая молекулярным строением клеточной мембраны.
Но именно во время изучения клеточной мембраны электрические импульсы растений снова попали в поле зрения науки. На клеточной мембране, которая, подобно мыльному пузырю, обволакивает содержимое клетки, могут возникать мощные импульсы, впоследствии распространяющиеся по всей мембране. Обычные растительные клетки производят электрические сигналы, хотя до сих пор эту способность приписывали лишь нервным клеткам. Так растения показали себя в новом свете: они не только "химические организмы", пересылающие по своим телам растворенные вещества и гормоны, они ко всему прочему "электрические организмы".
Все исследованные растения - от образцового арабидопсиса до тыквы и тополя - оказались восприимчивыми: они генерируют электрические импульсы или иные сигналы и пересылают их, словно новости, по всему своему телу. Мимоза и венерина мухоловка утратили исключительный статус: они всего лишь наглядно демонстрируют то, что другие растения делают втайне.
Красная марь в клетке
Красная марь у Эдгара Вагнера получила привилегированное место. Она стоит посреди комнаты, огороженная со всех сторон мелкосетчатыми проволочными стенками. Ее освещают яркими лампами - прямо как на допросе. А мы и вправду ожидаем от нее ответа. По команде растение должно произвести электрический импульс, направив его вверх по стеблю. Прямо на наших глазах. Большая клетка, куда можно зайти и нам, задерживает искажающие поля, способные перекрыть слабый сигнал растения, - например, если лифт в здании придет в движение, внезапно подпрыгнет холодильник или Брайан запустит свою камеру.
Чтобы отслеживать путь сигнала, Эдгар Вагнер закрепил на стебле три электрода на расстоянии десяти сантиметров один от другого. Они прижимаются к ткани стебля, словно манжеты, регистрируя любой проходящий по ним сигнал. На мониторе компьютера, стоящего рядом с клеткой, все это отображается в виде графика.
Доктор Ларе Ленер демонстрирует чувствительность собранной им аппаратуры. Даже нежнейшее прикосновение к электроду отображается на мониторе как резкий всплеск. А иногда к всплеску приводит даже электростатический заряд наших тел - тогда и прикосновения не надо. Ясное дело - когда начнется опыт, в клетке останется одно лишь растение.
Красная марь хорошо перенесла транспортировку из подвала: ведь она росла под вентиляторами. Тем не менее Эдгар Вагнер выделил ей два дня на адаптацию к новому помещению и особенно - к присоединенным электродам. Он считает, что стресс у растения должен быть полностью исключен, иначе оно понизит электрическую активность и начнет демонстрировать "усталость".
Все готово. Брайан у камеры. Ларе Ленер - за компьютером. Эдгар Вагнер подает стартовый сигнал при помощи зажигалки: он подпаливает кончик листа на самой верхушке растения и покидает клетку. Ответ опаленного листа уже в пути, как поясняет нам Ларе. В скором времени электрический заряд пройдет через верхний электрод. Мы как зачарованные не сводим глаз с монитора. Сначала на нем только слегка подрагивающая линия, затем начинает вырисовываться мощный "пик", который вновь исчезает, - это прохождение сигнала. Мы смотрим на часы. Примерно через девяносто секунд сигнал оказывается на среднем электроде, а еще через девяносто - на нижнем.
Измерения по всей длине пути дают четкую картину - черепашьим шагом сигнал движется по направлению к корням. Эдгар Вагнер и Ларе Ленер довольны. Оказывается, они уже наблюдали за тем, как корни после короткого "обдумывания" посылают импульс обратно - к листьям. Но все же, добавляют исследователи, никто не знает, чего, собственно, добивается красная марь с помощью этих раневых сигналов.
У растений существует система электрических сигналов, посредством которой "общаются" их органы - корни, побеги и листья. Как им это удается без нервных волокон, ученые раньше не знали. Еще Чарлз Дарвин бился над этой загадкой. Сегодня в общих чертах известно, как срабатывает такая система.
На короткие дистанции сигналы путешествуют от одной клетки к другой; для этого они используют маленькие поры, типичные для растительных клеток. Импульс, если можно так выразиться, пробирается от двери к двери и может доползти до любого "помещения".
Чтобы преодолеть большие расстояния, сигналы подыскивают особые пути - они следуют по пучкам волокон, которые проходят по стволу, стеблям и прожилкам листа. Эти тонкие трубочки отвечают за транспортировку влаги, однако используются также и для передачи сообщений. Кто бы мог подумать, что народ не зря прозвал прожилки на листах "нервами"! Правда, речь идет не совсем о нервах - скорее, о проводящих путях для электрических импульсов.
По-прежнему неясно, какие расстояния могут преодолевать эти сигналы. Действительно ли они добираются, скажем, от корневища дуба по стволу до самых кончиков листьев? Или только от одной ветки до другой?
Сейчас проверке подвергается тополь, растущий в Гамбурге. Он хорошо защищен и обитает в оранжерее Института биологии леса. Профессор Йорг Фромм хочет измерить, насколько далеко распространяются электрические сигналы. Глава института поясняет, что, конечно, запихнуть тополь в проволочную клетку Фарадея не получится. Вместо этого ученый снабдил каждый электрод на тестируемом участке дерева проволочным резистором, так что помехи тоже можно исключить.
Этот масштабный эксперимент идет полным ходом. Будем с нетерпением ожидать результатов, поскольку Йорг Фромм - один из первых ботаников, занимающихся электрическими импульсами у растений. В США он четыре года исследовал прохождение импульсов у мимозы. Фромм постоянно задается вопросом: насколько биологически эффективна электрическая активность растительной клетки? Мы не сумели бы жить без нервов. А растения? Когда и для чего они применяют электрические сигналы?
Даже в случае с хорошо изученной мимозой пока неясно, чего она, собственно, добивается, сжимая листья? Чтобы усевшийся жук улетел прочь, когда поверхность листа начнет двигаться? Или листья, сворачиваясь, просто хотят "исчезнуть", стать невидимыми?
Еще труднее обнаружить цель сигналов у "обычных" растений, но здесь команде Йорга Фромма удалось сделать потрясающее открытие. Например, это касается цветка гибискуса. Когда рыльце его пестика опылено, оно производит целый залп из десяти-пятнадцати импульсов. Присутствие противоположного пола в виде пыльцы приводит к сильнейшему возбуждению. Импульсы бегут вниз по пестику к завязи плода, где хранятся яйцеклетки, и там приводят в действие дыхание и обмен веществ - так растение готовится к предстоящему оплодотворению.
Если что-то нужно сделать быстро, в ход идут электрические сигналы - кажется, таков закон растений.
Кукуруза тоже придерживается этого правила: если после засушливого периода в землю внезапно поступает вода, корни посылают сигналы вверх. Листья получают информацию о предстоящем притоке влаги и уже заранее берут больше углекислого газа из воздуха. Всего должно быть в достатке, когда растение наконец получит так долго отсутствовавшую жидкость.
Самозащита растений, для которой требуются яды и гормоны, тоже в большинстве случаев состязание на время. Нетрудно догадаться, что здесь применяются не только химические сигналы, распространяющиеся довольно медленно. Так и есть: картофель и томаты отдают электрические команды, чтобы запустить механизм производства жасмоновой кислоты - для раневого гормона, который играет ключевую роль в растительной защите. Многое свидетельствует о том, что и другие растения выстраивают свою внутреннюю связь при помощи совместных действий химических и электрических сигналов. Это типично также для животных. И для нас.
Сходство между растениями и животными поразительно. Но насколько оно серьезно? Правда ли, что растения ведут себя как очень медленные животные? Так однажды сказал Эдгар Вагнер. Электрические импульсы растений - все еще весьма новая область исследований. В ней многое неизвестно, поэтому общую картину составить не получается. Поиск подходящих терминов тоже идет полным ходом. Одни ботаники говорят о "корневом мозге" и "растительных нервах". Другие ужасаются подобной "бессмыслице" и упрекают коллег в том, что те всего лишь хотят произвести сенсацию в средствах массовой информации или впечатлить чиновников, чтобы получить побольше денег на исследования. Однако этот конфликт будет улажен, потому что неуверенность и путаница свидетельствуют только об одном: растения могут намного больше, чем до сих пор полагали ученые.
10. Распространение: невероятные путешествия созревших семян
Рискованная жизнь растений
В биографии растения тоже есть драматические главы, когда решается будущее и все зависит от успеха или поражения. Однако в подобные кульминационные моменты главные герои совершают удивительно хитроумные поступки.
Уже во время проращивания растениям требуется ощущение силы тяжести - чтобы не потеряться в пространстве. Маленькие камешки указывают правильный путь: вниз - для корней, вверх - для стеблей. Да и в питании тоже может возникнуть дефицит. Выходом служат коварные ловушки - видоизмененные листья, заманивающие букашек и переваривающие их как белковую закуску. Глава о самообороне особенно богата стратегическими хитростями. Начиная от умеренно ядовитой защиты и заканчивая химическими "криками" о помощи, адресованными насекомым-союзникам. Чтобы не поставить под угрозу оплодотворение, многие растения прибегают к обманным маневрам, которые кажутся нам прямо-таки подлыми. Они завлекают, обещая любовные утехи, или без лишних церемоний бросают опылителей в тюрьму.
Но в описании успешной растительной жизни не хватает последней главы. Потомство должно отделиться от матери и, оказавшись в большом мире, освоить собственное жизненное пространство. Можно не сомневаться: этот этап тоже изобилует необычными трюками и выдумками.
Гостинцы в дорогу
Потомство растений покоится в семенах. Там и в самом деле спрятан крошечный эмбрион, демонстрирующий зачатки ростков и корней; он только и ждет, чтобы начать прорастать - на серьезном или незначительном удалении от материнского растения. Однако транспортировка семян на новое место ставит зеленые организмы перед уже известной нам дилеммой: нужно каким-то образом оказаться в другом месте, при этом не сдвинувшись ни на шаг.
Мы видели, как это происходит в случае с пересылкой пыльцы. Правда, пыльцевые зерна крошечные и легкие, они, точно пыль, разносятся по воздуху или, подобно пудре, прилипают к волоскам насекомых. Иначе обстоит дело с жесткими и тяжелыми семенами. Однако этот вес вполне оправдан: семена растений - своего рода летательный аппарат для эмбриона. Его прочная оболочка готова к испытаниям и защищает пассажира от опасности, исходящей снаружи, а внутренняя часть семени заполнена запасами - начальная помощь подрастающему растеньицу, ведь оно само еще не в состоянии снабдить необходимыми веществами свои листья и корни.
Такая забота материнского растения - определенно успех эволюции, поскольку даже рептилии и птицы еще в яйце обеспечивают свое потомство мощным белковым питанием, а многие рыбы наделяют мальков желточными пузырями - гостинцами в первое плавание. Само собой разумеется, что "рацион космонавта", содержащийся в семечке, также состоит из высококачественных питательных веществ. Ведь даже люди изготавливают хлеб из зерен злаков, масло - из растительных семян, а скот откармливают кукурузным глютеновым кормом.
Впрочем, относительная тяжесть семян все-таки приводит к трудностям во время транспортировки. Использовать летающих насекомых в качестве курьеров не получится. Даже для сильных шмелей зерна злаков показались бы слишком тяжелыми, что уж тут говорить о вишневых косточках или фасоли. Тем не менее цветковые растения, видимо, не хотят отказываться от испытанного способа транспортировки, просто они задействуют более крупных представителей животного мира, чья грузоподъемность выше. В первую очередь это млекопитающие и птицы. Разумеется, за свой труд они получают вознаграждение. Отдавая им вкусные плоды, растения прячут в "подарках" свои семена.
Когда вишню обирают скворцы, ей это только на пользу. А если кабан съедает спелое яблоко, то "расчет" яблони оправдался. Потому что семена в "салоне" фрукта устойчивы к перевариванию и будут вновь выделены в другом месте. Транспортировка семян на кабаньих ногах. Ко всему прочему на новом месте семена гарантированно получат свежее удобрение.