Po žeme slypinčios augalų smegenys bei slapti pokalbiai požeminiame komunikacijos tinkle, 𝙒𝙤𝙤𝙙 𝙒𝙞𝙙𝙚 𝙒𝙚𝙗

Pasak mokslininkų, tarp ląstelių esantis auksinas geba inicijuoti daugybę elektrinių impulsų – t.y., nervinių signalų, įvairiomis kryptimis. Šie savo ruožtu sukelia atsaką reaguojančiose augalo dalyse, netgi daro įtaką genų veiklai. Auksinas yra aktyviai transportuojamas į įvairias augalo dalis membraninėmis pūslelėmis – lygiai taip pat, kaip gyvūnų neuronuose transportuojami neuromediatoriai. Nors auksino pernašą ir funkcijas augalo organizme dar gaubia daugybė paslapčių, jau dabar aišku, jog ši mažytė molekulė daro didelę įtaką „protingam“ augalų gyvenimui.

Požeminis augalų komunikacijos tinklas – the Wood Wide Web – sudėtingesnis už mūsiškį saityną?

Bet ir tai dar ne viskas, ką augalai išdarinėja po žeme! Pasirodo, augalai yra milžiniškų informaciją ir medžiagas perduodančių tinklų dalis, o šiems tinklams susidaryti padeda mikoriziniai grybai. Grybų hifai (grybiena) po žeme gali driektis dešimtis kilometrų, ir vienu metu jungtis su daugybe augalų.

Šias jungtis, vadinamas mikorizėmis, sudaro net 80-90% visų augalų. Mikorizės pastebėtos jau seniai, o jų vaidmuo tam tikrų mikroelementų (pvz., azoto) apytakai plačiai žinomas. Tačiau tai, kas iš tiesų dedasi požeminiame komunikacijos tinkle – angl., the Wood Wide Web (WWW), mokslininkai dar tik pradeda suprasti.

Pasak Giovannetti ir kt. (2006) , šiuos tinklus daugiausiai sudaro vadinamieji arbuskulinės mikorizės grybai, kurie efektyviai jungiasi su įvairių rūšių augalais. Būtent todėl prie vieno požeminio grybo gali būti prisijungę net skirtingų rūšių augalai, pavyzdžiui pušys ir beržai. Negana to, net ir skirtingų rūšių grybų hifai po žeme gali susilieti, taip sudarydami netiesiogines jungtis tarp skirtingų rūšių, genčių ir šeimų augalų!

Tokiu būdu, po žeme susidaro milžiniškas augalų „socialinis tinklas“, kuriame grybiena lyg kabeliais sujungti tūkstančiai organizmų. Tačiau kodėl visa tai svarbu?

Pasak mokslininkų, „miško saityne“ vyksta tiek pat komplikuotų procesų, kiek ir mūsiškiame interneto saityne. Simard ir kt. (1997) šiuos procesus tyrinėjo radioaktyvios anglies sekimo metodu, ir nustatė, jog medžiai tinklu ne tik transportuoja įvairias maistines medžiagas, tačiau ir vieni kitiems „padeda“, užklupus bėdai.

Pavyzdžiui, daugiau Saulės šviesos gaunančios pušys gali dalį savo maistinių medžiagų atsargų nusiųsti tuo metu (ar nuolat) šešėlio nustelbtiems, mažesniems beržams. Pasikeitus sąlygoms, pastarieji skolą gali ir grąžinti, jei geradariams medžiams prisireikia kitų išteklių. Taigi, šie medžiagų mainai vyksta įvairiomis kryptimis ir tarp visai skirtingų rūšių augalų, bei, pasak mokslininkų, gali paaiškinti, kodėl rūšine įvairove pasižyminčios bendrijos gali išlikti produktyvios net sausros metu, ar kai labai trūksta maistinių medžiagų.

Nors „miško saitynas“, kaip ir daugelis kitų augalų komunikacijos fenomenų, dar mažai ištyrinėtas, jau aptikta įrodymų, jog šiais „kabeliais“ augalai gali keistis ir informacija. Taip šaknys po kaimynystę paskleidžia žinią apie artėjančius užpuolikus, perspėja apie naujus ligų sukėlėjus bei inicijuoja kolektyvinį imunitetą, ir taip toliau.

Turint omenyje, interneto saityno svarbą žmonių komunikacijai, nesunku įsivaizduoti tokio tinklo naudą augalams, o kartu ir ištisoms ekosistemoms. O įdomiausia, jog augalai šį „socialinį tinklą“ išrado milijonais metų anksčiau nei mes!

Kodėl „protingas“ augalų gyvenimas vyksta būtent po žeme?

Palyginus su gyvūnais, atrodo tikrai neįprasta, jog augalų „smegenys“ slepiasi po žeme. Kita vertus, čia ne tik driekiasi susikalbėjimui ir medžiagų mainams itin patogūs grybienos „kabeliai“, bet ir daug lengviau apsaugoti svarbiausią sprendimų priėmimui organą – šaknis.

Pasak Baluška ir kt. (2004), yra net kelios svarbios priežastys, kodėl evoliucijos eigoje į smegenis panašios šaknų „pereinamosios zonos“ pasislėpė giliai po žeme. Čia sąlygos daug stabilesnės – ore greičiau kinta ir temperatūra, ir drėgmė; po žeme šaknys geriau apsaugotos nuo atmosferinio ozono, žalingų UV spindulių, ir, žinoma, augalams pavojų keliančių žolėdžių.

Be to, virš žemės esančios augalų dalys atsakingos už kitą labai svarbią funkciją – dauginimąsi. Čia žiedadulkių ir sėklų išnešiojimui jos panaudoja vėją, skraidančius vabzdžius ir kt. Tuo tarpu šaknys geriausiai prisitaikiusios efektyviam dirvos tyrinėjimui ir kolonizavimui, o kartu reguliuoja ir kitus augalo procesus, augimą.

Augalų nervų sistema ir sandara, ir funkcija prilygsta gyvūnams

Augalų „smegenys“ neturi vieno komanduojančio „mazgo“, kaip, pavyzdžiui, mūsų galvos smegenys, tačiau daugybę mažesnių plačiai pasklidusių komandų centrų. Nors tokios „smegenys“ mums atrodo neįprastai, jos ne taip stipriai skiriasi nuo kai kurių gyvūnų! Tokią decentralizuotą nervų sistemą turi medūzos ir kai kurie kiti primityvūs gyvūnų karalystės atstovai. Beje, jų nervų tinklai labai primena gyslų tinklus, kurie ir atlieką nervų funkciją augaluose.

Vis dėlto įdomu, jog gyvūnų nervų sistema ilgainiui evoliucionavo į centralizuotą, o augalai taip ir liko su daugybe po žeme pasklidusių komandų centrų. Pasak Baluška ir kt. (2004), taip nutiko todėl, jog dėl nuolat kintančių aplinkos sąlygų, sėslaus augalų gyvenimo būdo ir poreikio nuolat „kovoti“ su gravitacijos jėgomis, tokia sistema išliko patogesnė. Ja augalai gali greitai reaguoti į pokyčius ir priimti kolektyvinius sprendimus, taip optimaliai prisitaikydami prie aplinkos.

Dar neįtikėtinamiau tai, jog įvairiais antžeminiais ir požeminiais komunikacijos būdais augalai keičiasi ne tik informacija, bet ir resursais, taip vieni kitus „globodami“, net jei kaimynai priklauso kitoms rūšims. Taip jie ne tiek konkuruoja dėl individualios rūšies išlikimo, kiek padeda vieni kitiems dėl kolektyvinių ekosistemos tikslų, taip užtikrindami gausią biologinę įvairovę bei darnų skirtingų rūšių egzistavimą.

Kas žino, kiek dar nusistovėjusių mokslo tiesų netrukus revoliucionuos šiuolaikinė augalų neurobiologija?

E.M. Ramanauskaitė