У растений имеется аналог нервной системы

14th September 2018, Николай Хижняк 38

Международной группа ученых в ходе эксперимента выяснила, что растения используют сигнальные молекулы, аналогичные тем, что имеются в нервной системе животных. С помощью этих молекул листья растения могут передавать друг другу «сигналы бедствия», содержащие информацию об опасности. Наши зеленые друзья не обладают нервной системой, однако они определенно имеют нечто аналогичное. Выводы исследователей опубликовал журнал Science.

У животных раздраженные клетки нервной системы выпускают глутаминовую кислоту, которая создает электрохимический выброс ионов кальция, с помощью которого клетка удаляется от опасной области. В этом процессе участвуют нейромедиаторы — вещества, с помощью которых импульс передается от одного нейрону к другому. Исследователи из США и Японии выяснили, что у растений имеется очень похожая система.

Что интересно, авторы исследования пришли к данному открытию случайно, когда изучали влияние гравитации на изменение уровня содержания кальция у травянистого растения резуховидки (Arabidopsis). Один из ученых создал молекулярный сенсор — флуоресцентное вещество, чувствительное к содержанию кальция и позволяющее наблюдать за изменениями его уровня в растении в реальном времени. Чем выше уровень кальция, тем ярче оно светится. С помощью молекулярного сенсора ученые смогли увидеть, как изменяется уровень кальция в тканях растения в разных условиях.

«Мы знали, что у растений есть сигнальная система. Если повредить одну часть, она оповещает все остальные, чтобы те запустили защитные механизмы. Но мы не знали, что стоит за этой системой», — объясняет Саймон Гилрой, биолог из Висконсинского университета в Мадисоне.

Если оторвать или повредить один листок растения, об этом довольно быстро узнают стебель и другие листья. В ходе эксперимента ученые отрезали от резуховидки один листик и обнаружили, что содержание кальция стало сразу же изменяться — сформировался своего рода импульс, который распространялся от поврежденной части по всему растению. Свечение флуоресцентного сенсора резко стало ярче вблизи «раны», затем угасло и появилось уже немного дальше. Спустя некоторое время эта волна дошла до всех остальных листьев.


На видео ниже можно видеть, как от поврежденного участка растения передается подсвеченный сигнал. Скорость выброса составляет всего около миллиметра в секунду, что гораздо медленнее, чем у нервных клеток животных (120 метров в секунду). Тем не менее, этого вполне достаточно, чтобы остальные части растения успели запустить процесс производства защитных механизмов. Например, одни растения начинают производить больше химически вредных веществ, становясь несъедобными для насекомых, другие отпугивают своих обидчиков резким запахом.

Реакция растения на свое поедание гусеницей

Что именно повышает уровень содержания кальция в растении? Авторы исследования считают, что все дело в той же глутаминовой аминокислоте (глутамате), которая ранее также была обнаружена в растениях. Об этом также косвенно свидетельствуют выводы другого исследования, проводившегося в 2013 году. В них говорилось, что у растений, не имеющих глутаматных рецепторов не происходит электрической реакции на угрозу.

Глутамат запускает реакцию

Образовавшаяся рана приводит к выбросу глутамата. Он принимается рецепторами, которые повышают уровень содержания кальция, что в свою очередь приводит к запуску защитной системы, которая в свою очередь пытается уберечь растение от получения дальнейшего повреждения. И все это происходит без нейронов. Похоже, что наши зеленые друзья гораздо сложнее и динамичнее, чем могут показаться на первый взгляд.

Ученые добавляют, что продолжат более дательное изучение сигнальной системы у растений и, возможно, найдут способ ею управлять.

Обсудить открытие международной команды биологов можно в нашем Telegram-чате.

38 комментариев Оставить свой

  1. Kvazar666

    Кандидат биороботических сечас забьет на пары и откоментирует эту новость.

  2. Spaceman

    Странно,почему у них ноги не выросли.Видать, сладко живут

  3. dawson.white

    Веганы, как вам не стыдно пожирать эти существа. Они же все чувствуют и стараются защититься, когда вы срываете листья или плоды. Придется переходить вам на солнечную энергию и энергию космоса.

    • dmitry.nest

      dawson.white, Положи в Мухоловку сигарету или дохлую муху - растение будет реагировать одинаково на возникающее давление, оно сожмется. Погладь или ударь корову или человека - реакция будет разная. Глупо сводить к одному совершенно разные биологические системы, которые тем более находятся в разных царствах.

      • markda

        dmitry.nest, Нет, в мухоловке есть механизм защиты от тупых людей, более того надо стимулировать несколько чувствительны волосков несколько раз, только тогда она закроется, а чтобы начался процесс пищеварения жертва должна быть живой, потому что для запуска пищеварения необходимы так же стимуляции этих волосков

      • Prox Vesor

        dmitry.nest, увы, даже человек реагирует неправильно частенько и на сигарету, и дохлую муху, идр - различия никакого, дуб-дубом, ... ; )

    • SeraphM

      dawson.white, Если это шутка, то ладно... Но если нет, то спешу вас обрадовать. Если "объект" не обладает сознанием, то и сопереживать ему незачем, так как оно "не живое". Другое дело субъект, который может быть не органическим, но ты все ровно можешь ему сопереживать.
      З.Ы. Я не веган, даже не вегетарианец, но сопереживаю даже котлете... Однако, так как эту некогда разумную дохлятину к жизни уже не вернуть, то я ею не брезгую. Все ровно один отказавшийся от мяса, что капля в море и жизней она не спасёт. Лишь люди повернутые на пище наберут пару килограмм:))
      З.Ы. В экстремальных условиях я и человеком бы не побрезговал, не пропадать же добру:))

      • Pyth0n

        SeraphM, Смотря что считать экстремальными условиями, человек например может без пищи обходиться более сорока дней, но большинство психологически сломаются на третий день и съедят своего ближнего.

        • SeraphM

          Pyth0n, Ваша статистика взята из головы?
          Я имел ввиду не убить, а когда все от голоду будут дохнуть, тогда можно и попробовать...
          Если ваша статистика не из головы, то я лучше буду сам по себе в таких условиях:))

          • Pyth0n

            SeraphM, Да вы посмотрите на этих жирных пожирателей гамбургеров, они стопудов трех дней не продержатся)) И в экстремальных условиях действительно лучше держаться подальше от жиробасов))

            • SeraphM

              Pyth0n, Ха-ха, весомый аргумент:))

        • SeraphM

          Pyth0n, Немного пугают вышли слова, я и так с опаской отношусь к людям:))

      • Fernando Navarro

        SeraphM, "З.Ы. В экстремальных условиях я и человеком бы не побрезговал, не пропадать же добру:))" Да, да. ты б в экстрельных условиях член бы отсосал ради белки. А может быть и не только в екстремальных.

    • dmitry.nest

      dawson.white, dawson, и последнее, если вы не ставите знак равно по общему уровню боли у растений и животных, то не логичнее ли тогда и гуманнее будет выбирать меньшее из зол? Я просто за разумность, адекватность, тоже самое касается и пищи, почти любая пища и вредная и полезная, но это не значит, что это повод забить на все и кушать все подряд, в самом деле - зачем париться? А вот адекватный человек изучит вопрос детальнее, узнает у чего меньше вреда - и будет это включать как основу в рационе. Сераф, лично я уже пробудил около дюжины людей, конечно результат не великий, но даже 1 человеческая жизнь - это бесценно. Буду стараться дальше, дюжина станет двумя дюжинами и т.д. легче конечно вообще не пытаться. Всем доброй ночи.

  4. dmitry.nest

    Т.е. я к тому, что в царстве животных куда больше ощущений, переживаний, эмоций - боли , спектр в любом случае шире, и это по любому не идет ни в какое сравнение с растениями, даже если они что-то и ощущают. Надеюсь хороший аргумент.

    • Z1GA

      dmitry.nest, Забавно наблюдать как ты оправдываешь свое веганство, когда рухнул один из ваших железнейших аргументов.
      С чего ты решил, что мухоловка никак не отреагирует на термический ожог? Потому что она не взвоет и не побежит? Наличие чувтсв у растений эксперементально доказано уже более сотни лет, ученые
      из статьи сами говорят, что знали об этом, а сейчас установили как этот механизм работает.
      Но можешь расслабить свои булки. Расстение не страдает, от того, что ты ешь его плоды. Наоборот, оно заинтересовано в этом и поэтому делает их такими вкусными и ароматными.

      • Sergey1964

        Z1GA, "Расстение не страдает, от того, что ты ешь его плоды. Наоборот, оно заинтересовано в этом и поэтому делает их такими вкусными и ароматными."

        Правда, эволюция не предусмотрела, что прошедшие через кишечник H. sapiens семена попадут не в почву, а в унитаз. ))) Но это просто из-за того, что естественный отбор работает медленно и не поспевает за технологическими новшествами.

        • Z1GA

          Sergey1964, Дикие животные по прежнему разносят семена.

          • Sergey1964

            Z1GA, "Дикие животные по прежнему разносят семена."

            Вот только не надо меня диким животным называть! :D
            Я, когда ем дикорастущую черёмуху, тоже расплёвываю косточки куда попало, внося посильный вклад в распространения этой черёмухи. Но я вовсе не дикий, а очень даже культурный.

        • Prox Vesor

          Sergey1964, человек же поспевает - и сам уже рассаживает

      • dmitry.nest

        Z1GA, Опять же повторюсь, я не спорю, что растения чувствуют, я лишь делаю акцент на том, что этот уровень разнообразия и силы у растений и у животных слишком разный и нельзя ставить знак равно между ними. А те, кто оправдывают свою "сосиску в голове" стараются как раз поставить знак равно. По мне лучше выбирать меньшее из зол - т.е. если и есть кого-то, то тех, кто будет меньше страданий испытывать, если уж по другому нельзя - то это лучшее, что человек может сделать. И да, вы верно заметили, когда мы едим например яблоко - сама яблоня от этого мучения не испытывает, ей наоборот выгодно разносить через нас свои семена, но это в естественных условиях конечно работает, не в техногенной среде. Но важно понимать, что это симбиотические отношения - яблоня дает нам витамины и полезные вещества (как и другие плодоносные деревья), мы же ей помогаем время от времени разносить семена, т.е. я хочу сказать, что это естественно в природе.

        • Sergey1964

          dmitry.nest, "По мне лучше выбирать меньшее из зол"

          В таком случае могу Вас порадовать. Есть надежда, что в относительно обозримом будущем бифштексы будут печатать на 3D-принтерах из культуры клеток, минуя стадию коровы. )))
          В принципе, все необходимые технологии уже имеются (в плане культуры клеток - сколько себя помню, в плане 3D-печати еды - относительно недавно). Просто корова пока гораздо дешевле, чем культура клеток. Однако есть шанс, что ситуация изменится.

          • SeraphM

            Sergey1964, Шансы крайне не велик, так как причина кроется в идеологии. Люди и на свой род кладут болт, так как самым опасным видом для человека... является человек...

          • Prox Vesor

            Sergey1964, забодали уж с «3Д печатанием» котлет, блинов, .. ещё салат и суп «напечатайте» , ...

            - а просто этот фарш зажарить, «напечатав» ложкой на сковородке , как деды-прадеды - будет не то ?
            всё хорошо в меру и к месту, может не надо «печатать» борщ в тарелку из кастрюли )

            • Sergey1964

              Prox, "Sergey1964, забодали уж с «3Д печатанием» котлет, блинов,"

              Идите сами знаете куда со своим "забодали". Я 3D-печатью еды не занимался и не занимаюсь. И культурой животной ткани не занимался и не занимаюсь. Растительной - было дело, а животной - нет, и не планирую заниматься в обозримом будущем. Я просто проинформировал участника о текущем состоянии дел в интересующей его области. Всё понятно? Куда идти - тоже понятно? Выполняйте.

            • Sergey1964

              Prox, Кстати, во время перекура прикинул биотехнологию конвертации опилок и соломы в котлету, минуя стадию коровы. Если использовать генно-модифицированные штаммы (модификация потребуется не слишком большая), то, навскидку, аналог котлет (по вкусу эквивалентных натуральным) будет даже дешевле, чем котлеты из коровы. Дороже, чем гидролизный спирт, но дешевле, чем натуральное мясо. Правда, отношение C:N будет ниже, чем положено в мясе, что чревато серьёзными последствиями для здоровья. Хотя недостающий углерод можно добирать жирами или углеводами, либо внести ещё немножко генетических модификаций - чтобы клетки накапливали ещё и жир.

              А если делать не просто похожее по вкусу и хим.составу, но вообще идентичное натуральному, то биотехнологии тоже просматриваются - не сказать, что дешёвые, но и не сказать, что так уж запредельно дорогие.

              Зачем это надо? Например, затем, чтобы делать котлеты на марсианской базе в биореакторе - поскольку стадо коров на Марсе как-то не вписывается в пейзаж. Не факт, что в сколько-нибудь обозримом будущем котлеты действительно будут делать из опилок и соломы (вариант - из CO2, H2O и набора минеральных соединений азота-фосфора-серы плюс микроэлементы), а не из коров. Но факт, что такая техническая возможность существует уже сейчас, и что вполне можно представить ситуацию, в которой данная возможность будет экономически обоснованной.

              • Prox Vesor

                Sergey1964, а это действительно интересная тема.
                и видится реальным. грибы кстати растут на опилках, вкусны итп )
                биология развивается, генная инженерия - мне тож видится что перспективы без границ.

  5. Sergey1964

    По просьбе Kvazar666 забиваю на пары (которых у меня сегодня нет, и на всей следующей неделе тоже нет - если только в очередной раз не поменяют расписание), отвлекаюсь от микроскопа и комментирую.

    Новость интересная, но не сказать, что сенсационная. Сигнальные системы у растений есть, хорошие и разные. Есть даже системы оповещения соседей - через летучие сигнальные молекулы. В данной работе просто обнаружили очередную сигнальную систему, в дополнение к куче уж известных. Авторам - честь и хвала, работа красивая, результаты, несомненно, войдут в учебники по физиологии растений. Однако спешу успокоить всех заинтересованных участников. Эта сигнальная система (равно как и другие, уже известные) никак не тянет на аналог нервной системы.

    К слову, даже у одноклеточных (и даже у бактерий) есть сигнальные системы, позволяющие координировать действия клеток в пределах колонии или мини-популяции.

    А на вопрос "бывает ли растениям больно в человеческом смысле этого слова" можно дать уверенный ответ - нет, не бывает. В скобках можно заметить, что способность ощущать боль была бы эволюционно бесполезна и даже вредна для растений. Растения постоянно теряют части тела - то корова откусит, то ветер обломает... Поскольку растения предотвратить потери частей тела не могут по-определению, то и ощущать эти потери нет смысла.

    • Prox Vesor

      Sergey1964, здравый ответ - приятно читать, всё ж не совсем Вас затюкали «заговоры» ) )

      • Sergey1964

        Prox, "здравый ответ - приятно читать"

        На серьёзные темы я всегда пишу здраво, опираясь на все имеющиеся у меня на текущий момент познания. А познания в данной конкретной области у меня относительно неплохие. Значительная часть моих экспериментальных исследований посвящена взаимоотношениям в системе микроорганизмы-растения, так что я, хоть и профессиональный микробиолог, должен знать азы мат.части по физиологии растений. А когда моих знаний не хватает - в шаговой доступности от меня есть коллеги, профессиональные физиологи растений.

        "всё ж не совсем Вас затюкали «заговоры» ) )"

        Какие заговоры? Я никаких заговоров не утраиваю, и против меня, насколько знаю, тоже никто заговоров не устраивает. Доктор наук-профессор - это не такая большая шишка, против которой следует устраивать заговоры. Может, Вы меня с кем-нибудь путаете? ))

        • Prox Vesor

          Sergey1964, спасибо, Вы интересный человек и собеседник.
          мне не верится просто, что такой может верить в «лунную аферу», это я имею в виду.
          буду рад читать ещё Ваши посты, успехов! )

  6. Andreas37

    Есть очень интересный фильм. не помню точно как называется. По моему Тайная жизнь растений. Года 1996 вроде. Там как раз об этом и рассказывают. Но автора обьявили шарлатаном. Может помнит кто то?

    • Sergey1964

      Andreas37, "Может помнит кто то?"

      Бегло погуглил "Тайная жизнь растений". Наткнулся на книгу с тем же названием. Прочитал аннотацию, цитирую

      Аннотация к книге "Тайная жизнь растений"
      Эта книга переворачивает наши представления об окружающем мире, заставляет задуматься о роли и месте человека в Природе и тех таинственных нитях, которые связывают его со всем сущим. Вы узнаете, что растения могут чувствовать, общаться с человеком, приветствовать оказываемое им внимание, приспосабливаться к желаниям людей, общаться друг с другом, реагировать на музыку. В этой книге собраны доказательства того, что растения - экстрасенсы, телепаты, алхимики…
      Конец цитаты.

      Это звучит примерно как аннотация к книге о Марсе, в которой обещают рассказать о древних тайнах марсианской цивилизации и о похищениях землян марсианами. Читать не рекомендую, разве что в качестве художественной литературы в жанре фэнтези. )))

  7. deaddreams

    Веганы, вы исчадие ада! Как можно быть таким бессердечным?!

  8. [email protected]

    "Эйва всё видит" )))

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.