Mokslo ir technologijų pasaulis

Augalai ir gyvūnai tradiciškai įsivaizduojami beveik kaip priešingybės. Vis dėl to, augalai iš visų organizmų labiausiai asocijuojasi su grybais, galbūt dumbliais – bet tikrai ne su gyvūnais, ar ne? Vis dėlto, naujausi tyrimai rodo, jog augalų ir gyvūnų organizmai, sugebėjimai bei elgesys turi daugiau panašumų, nei manyta, o ir gerai pagalvojus augalai ir gyvūnai tikrai nebeatrodo tokie skirtingi.

Augalai nejuda, bet maisto ieško kaip mes (ar net efektyviau?)

Jei dar prisimenate mokyklines biologijos žinias, augalai maistą gaminasi patys, o gyvūnai – aktyviai ieško, pavyzdžiui, medžiodami, ar ieškodami tam tikrų augalų ar kritusių kitų gyvūnų. Tačiau tradicinis augalų mitybos apibūdinimas ne visai tikslus. Nors ląstelėms gyvuoti reikalingų angliavandenių augalai gali pasigaminti fotosintezės būdu, šios medžiagos neatsiranda iš niekur. Fotosintezei reikalingų dalykų – saulės šviesos, anglies dioksido bei mineralinių medžiagų augalams taip pat reikia aktyviai ieškoti.

Visiems įprasta, jog augalai stiebiasi link saulės, stengdamiesi sugerti kuo daugiau spindulių. Šis judėjimas – stiebo, lapų, žiedų pasukimas – nepigus malonumas, tam sunaudojama daug energijos, tačiau dažniausiai augalui tai apsimoka. Taip jis sugeria daugiau saulės šviesos, naudojamos maistui, t.y. angliavandenių gaminimui iš vandens ir anglies dvideginio.

Tačiau tai tik vienas iš pavyzdžių, kaip augalai aktyviai juda ieškodami resursų.

Fototropizmas iš Cédric Catalogne on Vimeo.
https://vimeo.com/154495879

Augalų šaknys sudaro tankius ir sudėtingus tinklus, aplinkoje išsiraizgiusius tikrai ne bet kaip. Šaknys reaguoja į gravitacijos jėgas, turi „lytėjimo“ funkciją, pvz., keičia augimo kryptį prisilietusios prie kietų daiktų, akmenėlių, kitų augalų ir kt. Pasak mokslininkų, šaknys netgi „girdi“ vandens čiurlenimą, ir stiebiasi jo tekėjimo kryptimi.

Negana to, ir patys šaknų judesiai, keičiant kryptį pagal atpažintas aplinkos sąlygas, itin primena gyvūnų judesius.

„Šaknies galiukui augant, nesunku atpažinti, koks tai judesys,“ –sako garsus augalų neurobiologas, Stefano Mancuso. „Tai toks pat judesys, kurį gali atlikti kirmėlės, gyvatės ir bet koks kitas gyvūnas, kuris juda be galūnių.“

Šaknis kietu paviršiumi slenka visai kaip šliaužiantys gyvūnai – koordinuotai sutraukdama ir atpalaiduodama tam tikras audinio dalis, reaguodama į paviršiaus reljefą ir kitus dirgiklius.

Pasak S. Mancuso, „taip judėti nėra lengva. Norint išgauti tokius judesius, reikia sinchronizuotai judinti skirtingus šaknies regionus ir atlikti tai be smegenų.“

Siekdamas išsiaiškinti, kaip augalų šaknys geba atlikti tokius sudėtingus, gyvūnų judesiams prilygstančius judesius, S. Mancuso su komanda tyrinėjo, kas šaknų galiukus. Pasirodo, jog šie judesiai ir jų koordinavimas įgyvendinami elektriniais impulsais – visai taip pat, kaip gyvūnų nervų sistemoje. „Tai – tokie patys signalai, kurie naudojami ir mano ir jūsų smegenyse informacijai perduoti“ – teigia mokslininkas.

Pabėgti ar persikraustyti negali, tačiau kaimynus pasirenka patys

Manote augalų sėklos kur papuolė, ten ir sudygo? Taip pat netiesa. Nors, žinoma, jog augalų augimą tam tikroje vietoje lemia negyvosios aplinkos sąlygos, vandens kiekis, šilumos sąlygos, nemažiau svarbūs ir ten jau augantys augalai.

Visai neseniai mokslininkai nustatė, jog augalai, daugiausiai veikdami per šaknis, geba paskelbti „karą“ šalia augantiems augalams ir iš šaknų galiukų išskirdami toksines medžiagas, konkuruojančias rūšis sunaikinti! Savo ruožtu, į bėdą pakliuvusių augalų šaknys, atpažindamos prieš jas panaudotas toksines medžiagas, geba pakeisti augimo kryptį ir augti priešinga kryptimi nuo juos „užpuolusių“ augalų.

Agresyviai elgiasi ir parazitiniai augalai – mokslininkai ištyrė, jog šie augalai savo aukų šaknis aktyviai atpažįsta, auga link jų ir galiausiai apsigyvena aukos audiniuose, kur maitinasi jos sukauptomis maisto medžiagomis.

Dar įspūdingiau – augalų „imunitetas“ kolektyvinis. Pavyzdžiui, pasak augalų neurobiologų, žolėdžių ar parazitų atakuojami augalai siunčia signalus kaimynams, taip juos įspėdami apie gresiantį pavojų. Šią žinutę priėmę augalai stiprina savo imunitetą, pavyzdžiui išskirdami medžiagas, viliojančias parazitais besimaitinančius žolėdžius.

Taip, naudodami gausybę skirtingų cheminių medžiagų, augalai susikalba – gražiuoju ir nelabai, susitvarkydami kaimynystę, kaip jiems naudingiau. Tai parodo, jog nors augalai negali viską metę drastiškai persikraustyti iš vienos vietos į kitą, jie geba savo aplinką koreguoti patys, bei šiek tiek migruoti šaknimis.

Gudrios poravimosi strategijos evoliucijos rezultatas – itin gausi augalų įvairovė Žemėje

Nejudrumas, rodos, turėtų stipriai trukdyti partnerių paieškas. Žinoma, kai kurie gyvūnai, panašiai kaip ir augalai, gali daugintis nelytiniu būdu – be partnerių, pavyzdžiui, hidra, kuri dauginasi pumpuruodama ataugomis. Vis dėl to, lytinis dauginimas turi daugybę pranašumų – tai geriausias būdas padidinti savo palikuonių įvairovę ir taip užtikrinti, jog bent dalis jų atlaikys gamtinės atrankos spaudimą.

Šiuo požiūriu gyvūnams labai praverčia judėjimas – įvairūs žinduoliai pagal kvapą keliauja rujojančių patelių pėdomis, dėl jų kaunasi, o kai kurie gali nukeliauti tūkstančius kilometrų, kol suranda tinkamą partnerį.

Tačiau ir augalai toli gražu ne pėsti. Nors beveik visi augalai geba daugintis nelytiniu būdu, pavyzdžiui, šaknimis ar šaknų ūgliais, stiebų ataugomis ir panašiai, didžiausią augalų įvairovės dalį sudaro žiediniai augalai. O žiedas – vienas geriausiai išsivysčiusių ir daugiausiai formų turinčių lytinio dauginimosi organų visoje Žemėje.

Partnerių ieškoti judėdami augalai negali, bet puikiai išnaudoja kitus judančius organizmus. Taip, tuos pačius judėjimo pranašumą turinčius gyvūnus. Žiedus gali apdulkinti vabzdžiai, paukščiai, net ropliai ir žinduoliai (pvz., šikšnosparniai ar graužikai). Šie dažniausiai viliojami įvairiausiais kvapais – nuo malonių, apdulkintojams vabzdžiams signalizuojančių apie skanų nektarą, iki lavonienos kvapų, savo smarve viliojančių muses.

Privilioti gyvūnai padeda transportuoti žiedadulkes ir apdulkinti augalus, kartais net labai geografiškai nutolusius vieni nuo kitų, taip sėkmingai užtikrindami jų lytinį dauginimąsi ir rūšių įvairovę. Įdomu ir tai, jog nors dažniausiai už šias paslaugas gyvūnai gauna atlygį, pavyzdžiui maistingo nektaro, kai kurie augalai elgiasi įžūliai ir gyvūnams mainais neduoda nieko! Tokios yra orchidėjos, manipuliuojančios vabzdžiais, – kvapu žadėdamos nektaro vaišes, ar apsimetančios poruotis tinkamu gentainiu, ir taip apdulkinimui išnaudojančios atskridusius vabzdžius.

Svarbiausia, jog gyvūnų panaudojimas apdulkinimui – ne tik gera poravimosi sunkumų įveikimo strategija. Tai ir sudėtingos augalų komunikacijos pavyzdys, panašus į gyvūnų, įskaitant ir žmones, bendravimą, išskiriant medžiagas – feromonus.

O ar kada susimąstėte, kodėl Saulę danguje taip ištikimai seka saulėgrąžos ir kitos gėlės? Pasirodo, tai priklauso ne tiek nuo pačios tiesioginės Saulės spindulių, tačiau ir nuo dienos-nakties ciklams nustatyto augalo „vidinio laikrodžio“ – cirkadinių ritmų. Gėlės, kurioms būdingas toks elgesys, rytais būna atsisukusios į rytus, visą dieną sukasi Saulės judėjimo kryptimi, ir galiausiai atsisuka į vakarus. Tai jos pasiekia tiksliai sureguliuodamos skirtingų stiebo pusių (rytinės ir vakarinės) augimą: rytų pusėje esanti stiebo pusė dieną padidėja daugiau nei vakaruose, o naktį – atvirkščiai. Taip gėlės ir sukiojasi iš rytų į vakarus dieną, ir vėl atgal – naktį.

Tačiau ilgai nebuvo suprasta viena iš šio elgesio savybė – kai gėlės subręsta ir sunokina vaisius, jos nebesisukioja ir Saulės nebelydi. Kodėl? Priežastis gal ir kiek netikėta, bet paprasta: šiltas gėles labiau mėgsta apdulkintojai vabzdžiai, o sekdamos saulės spindulius, gėlės greičiau įkaista.

Taip augalai ir vėl rodo esantys ne tiesiog nejudrūs peizažo elementai, o reaguojantys į aplinką, subtiliais ir gerai sureguliuotais judesiais gebantys įgyvendinti sudėtingiausias poravimosi ir išlikimo strategijas prganizmai!

Kokias dar paslaptis slepia jau amžių amžius neįvertinami augalai?

Visa tai, ką jau papasakojome – tik dalis augalų gebėjimų. Vis dėl to, nors savo sudėtinga sandara, gebėjimais ir elgesiu augalai dažnai prilygsta ar net pranoksta gyvūnus, jie dažnai lieka pamiršti.

„Nuolat susiduriame su netinkamu augalų vertinimu“ – sako S. Mancuso. Iš tiesų, tai vyksta jau seniai – gyvūnai aukštinami seniausiuose pasaulio tekstuose, o augalai kartais net visai pamirštami. Vienas geriausių to pavyzdžių – Senajame testamente aprašyta Nojaus Arka, kur apie augalų išsaugojimą nė neužsimenama.

Šiais laikais jau aišku, jog augalai – ne tik gyvūnų maistais ir deguonį gaminantys planetos plaučiai, bet ir visapusiškai svarbi ekosistemų dalis, o augalų svarbą ir gebėjimus pastebėjusių mokslininkų būta ir anksčiau. Vienas tokių – Čarlzas Darvinas, augalus praminęs „aukštyn kojomis apverstais gyvūnais“. Jau jis suprato, jog atsakymas į daugybę klausimų apie subtilų augalų gyvenimą slypi ne kur kitur, o šaknyse – augalų „smegenyse“.

Šiais laikais šių augalų „smegenų“ tyrinėjimas įgauna naują pagreitį. Kas žino, kokių dar netikėtų panašumų su gyvūnais netrukus atskleis mokslininkai?

E. M. Ramanauskaitė