Augalų neurobiologija: apie tai, kaip augalai miega, juda, ginasi ir net „kariauja“! (Video)

Informacijos srautai augalams svarbūs taip pat, kaip ir mums

Nervų sistema žmonės ir kiti gyvūnai renka informaciją apie aplinką ir ją interpretuoja. Pavyzdžiui, jei šalta – drebame, jei šviečia skaisti saulė – prisimerkiame, jei puola kaimyno šuo – bėgame. Augalai nuo besirengiančio jais užkandžiauti gyvūno pabėgti, deja, negali, tačiau tai nereiškia, kad jie tėra bejėgis žolėdžių mitalas, anaiptol.

Informacija apie aplinką augalui be galo svarbi – ne be reikalo pievos augalai žiedus kaip vienas susiskleidžia vakarėjant ar palijus, ar pasuka lapus saulės pusėn. Ir čia tik mūsų, žmonių, akimis regimi kitimai. Augalų gyvenimo užkulisiuose netrūksta ir kitokių subtilaus elgesio pavyzdžių, įskaitant apsaugą nuo puolančių žvėrių, ar net „karo veiksmus“ prieš konkuruojančias rūšis!

Visa tai vykdo koordinuoti procesai, išorės informaciją panaudojantys „sprendimų“ priėmimui. Labai panašiai veikia ir mūsų nervų sistema.

Augalų „nervų signalai“

Informacija gyvūnų nervų sistemoje perduodama elektriniais impulsais bei cheminėmis medžiagomis – neuromediatoriais. Įdomu, jog ir vienu ir kitu procesu puikiausiai naudojasi ir augalai.

Visų pirma, elektrinis impulsas priklauso nuo skirtingai įkrautų elektringų dalelių – jonų – pasiskirstymo priešingose ląstelių membranų pusėse. Neseniai atlikti augalų komunikacijos tyrimai parodė, jog toks elektrinis impulsas augaluose lemia daugybę procesų, nuo pražydėjimo (pvz., todėl vieno augalo žiedai pražysta vienu metu, o ne atsitiktinai) ir fotosintezės aktyvavimo, iki žaizdų gijimo (pvz., pažeidus medžio žievę).

Prieš kelis mėnesius žurnale The Cell pasirodžiusio straipsnio duomenimis, augalams elektrocheminis signalas ne tik būdingas – augalo audiniai sudaro „nervinius“ tinklus, kuriais signalas gali toli keliauti. Pavyzdžiui, vamzdiški augalų rėtiniai indai veikia kaip „žalieji kabeliai“, kuriais sklinda elektrinis impulsas reaguojant į „skausmą“ ar šaltį.

Nervinio signalo perdavimu cheminėmis medžiagomis augalų irgi nenustebintume – aktyvus medžiagų perdavimas iš ląstelės į ląstelę augaluose vyksta panašiai kaip ir gyvūnuose. Negana to, augaluose aptinkama daugybė gyvūnams būdingų neuromediatorių, o jų perdavimą gyvūnuose, įskaitant ir žmogaus smegenis veikiančios medžiagos veikia ir augalus!

Narkotinės medžiagos – iš augalų, ar... augalams?

Smegenų veiklą kartais, norom ar nenorom, ir patys paveikiame įvairių medžiagų pagalba – mažų mažiausiai išgeriame ramunėlių arbatos, kad po dienos darbų lengviau atsipalaiduotume ir užmigtume. Medžiagos, veikiančios mūsų nervų sistemą, vadinamos psichoaktyviomis medžiagomis – toks yra ir alkoholis, nikotinas ir kitos narkotinės medžiagos.

Psichoaktyvios medžiagos vienaip ar kitaip veikia signalo perdavimą smegenyse jau minėtų neuromediatorių pagalba. Pavyzdžiui, amfetaminai skatina dopamino – „laimės“ hormono – išsiskyrimą, opiatai, pvz., morfinas, blokuoja už skausmą atsakingus receptorius smegenyse ir t.t.

Sprendžiant iš archeologinių duomenų, psichoaktyvios medžiagos buvo naudojamos jau prieš 10 tūkst. Tuo metu technologijų susintetinti narkotines medžiagas, kaip tai dažnai daroma šiandien, nebuvo, todėl pirminis narkotinių medžiagų šaltinis buvo augalai. Iš augalų išgautas narkotines medžiagas naudojame iki šiol, pradedant nuo mentolio mėtų arbatoje, kuris atšaldo ir sumažina gerklės perštėjimą, iki stiprių nuskausminamųjų .

Taigi, augalams ne tik būdingas panašus į gyvūnų signalo perdavimas, tačiau jie patys ir gamina tokias pačias, nervų sistemą veikiančias medžiagas! Tiesa, šios medžiagos nebūtinai pačius augalus veikia identiškai. Pavyzdžiui, mentolis – mėtų antrinis produktas, kuris kaip ir kitos panašios medžiagos išskiriamos daugiausia kitiems organizmams, tarp jų ir augalėdžiams gyvūnams paveikti (nuo jų apsiginti), o pačios mėtos „šaldančiai“, ko gero, neveikia. Vis dėl to, neseniai atlikti tyrimai parodė, jog kai kurios augalų gaminamos, gyvūnams psichoaktyvios, medžiagos veikia ir augalus, į nervinio signalo perdavimą panašiu būdu.

Tas pats mentolis ir kamparas, veikiantys gyvūnų nervų sistemą, taip pat stabdo kukurūzų šaknų augimą. Etilenas, kuris žmones veikia kaip anestetikas, augaluose turi be galo daug vaidmenų – nuo vaisių nokimo skatinimo, iki anestetinio poveikio augalų šaknims. Be to, etilenas augaluose išskiriamas ir atsiradus žaizdai. Todėl, mokslininkų manymu, ši medžiaga gali turėti tam tikrą „skausmo“ malšinimo funkciją augaluose. Nors, skirtingai negu mes, augalai skausmo aktyviai ir nesuvokia, cheminiai procesai žaizdų atsiradimo vietose gali būti labai panašūs.

Plėtojantis augalų molekuliniams tyrimams, medžiagų, kurios panašiai veikia ir augalų, ir gyvūnų, tarp jų ir žmogaus, „nervų sistemas“ atrandama vis daugiau. Viena tokių – auksinas, atsakantis daugelį klausimų apie tiksliai „sustyguotą“ augalų gyvenimą.

Auksinas – augalų nervų sistemos „centras“