Фолькер Арцт - Умные растения

• Название: Умные растения
• Автор: Фолькер Арцт
• Издательство: Ломоносовъ
• Жанр: Природа и животные
• Год: 2011
• ISBN: 978-5-91678-094-9

Как они заманивают и обманывают, защищаются и помогают друг другу.

Обычно мы не задумываемся об этом, однако растения вынуждены ежедневно решать чисто человеческие проблемы. Им нужно хорошо питаться, чтобы расти, защищаться от агрессоров и конкурентов, чтобы выживать, искать партнера, чтобы продолжить род, и в конце концов — заботиться о потомстве. Но как же растения, не обладающие ни мозгом, ни нервами, ни мышечной силой справляются с такими сложными задачами? Новейшие открытия демонстрируют, что у растений есть и аналог нервной системы, и своя мускулатура, и даже… нечто вроде мозга! В книге немецкого физика, писателя и телеведущего Фолькера Арцта впервые, причем наглядно и увлекательно рассказывается о том, как цветы, травы, кусты и деревья «придумывают» все новые решения своих повседневных проблем.

---

Йенс разворачивает нитеобразную клетку поперек, затем помещает в горизонтальное положение. С его специальным горизонтальным микроскопом это всего лишь одно движение руки, для меня же происходящее — премьера долгожданного спектакля: на моих глазах статолиты, задрожав, приходят в движение. Они подчиняются силе тяжести, которая увлекает их в новом направлении — вниз, к стенке нитеобразной клетки. Уже через две минуты некоторые из них действительно добираются до цели, и «камнепад» начинает делать свое дело. Верхушка ризоида как по команде отклоняется от своего привычного пути и совершает поворот вниз. Ровный поворот, без покачивания и корректировки курса, как будто за штурвалом сидит опытный пилот, ускоряющий рост верхней стенки клетки и тормозящий развитие нижней. Камешки скользят в том направлении, которое указывает им сила тяжести, и, как только верхушка вновь принимает вертикальное положение, они занимают свою исконную позицию. Так статолиты сигнализируют клетке, чтобы она прекратила расти по кривой. И дальше клетка отрастает вниз по прямой — в направлении центра Земли.

Нитеобразному корню не потребовалось даже двух часов, чтобы снова занять привычную позицию. Для растений это стремительная скорость. Правда, как говорит Йенс, не все ризоиды водорослей хара реагируют с такой быстротой.

— У каждой водоросли свои индивидуальные черты, свой уровень чувствительности. Одни не любят перепадов температуры, другие не выносят контакта с воздухом, а некоторые, как чемпионы, закладывают поворот на огромной скорости, мгновенно реагируя на приказы статолитов.

Харовые водоросли из пруда Боннского ботанического сада позволили нам разгадать их загадку: наглядно продемонстрировали, как растения воспринимают свое положение в пространстве и, если необходимо, корректируют его. Подобно людям и животным, они при этом ориентируются на положение своих статолитов — наилучшее решение для всех жителей планеты, самых разнообразных живых существ!

И все-таки в случае с растениями существует основательное отличие, вынуждающее гравитационных биологов искать объяснения. У животных статолиты побуждают нервные клетки испускать сигналы, которые сообщают организму о его нынешнем положении в пространстве. У растений нервов нет. Как же они получают сигналы от камешков? Ведь клетка корня каким-то образом должна определить местоположение статолитов. Но как?

— Мы просто-напросто не знаем этого. Пока не знаем, — говорит Йенс таким тоном, будто хотел подчеркнуть: в скором времени это прояснится.

— А какие есть предположения? — спрашиваю я и тут же узнаю, о чем догадывается большинство ученых. Судя по всему, решающую роль играет вес статолитов: они прижимаются к внутренней стороне клеточной мембраны, делают в ней небольшое углубление и изменяют ее форму. Таким образом, давление камешков и есть возбудитель всех дальнейших сигналов и реакций клетки.

— Звучит убедительно, — заключаю я, пытаясь спровоцировать Йенса на дальнейший разговор. Что же молодому ученому не нравится в этом объяснении?

— Скорее всего, оно не соответствует действительности, — быстро и уверенно отвечает Йенс. А затем поясняет: — Наши предыдущие полеты по параболе не подтвердили эту догадку. Следующий полет планируется в сентябре, тогда мы что-нибудь узнаем. Я надеюсь на это.

Невесомость: водоросли в «Аэробусе»

Полеты по параболе — самое удивительное и фантастическое средство, которое гравитационные биологи используют для своих исследований. При помощи этих полетов они получают возможность победить силу тяжести, и для этого вовсе необязательно обращаться вокруг Земли на космической станции. Этот способ используется давно — так, например, подготавливали к невесомости первых астронавтов ВВС США. Во время съемок фильма «2001 год: космическая одиссея» режиссер Стэнли Кубрик заставил актеров именно так парить в невесомости. Они летали по параболе.

Идея (во всяком случае, ее принцип) зародилась в пятидесятые годы прошлого столетия, она невероятно проста: самолет имитирует свободное падение и тем самым вводит все и всех в состояние невесомости. На первый взгляд кажется — проще простого, всего лишь фигура высшего пилотажа над облаками. Но в действительности это весьма дорогостоящее дело.

Шесть часов утра в аэропорту Кельн/Бонн. В Западном терминале заметно оживление, хотя оттуда не отправляют ни груз, ни пассажиров. Сегодня терминал предоставлен в полное распоряжение Германского центра аэронавтики и космонавтики, который проводит полеты по параболе. Это особое научное событие — от ученых потребуются также и чисто физические усилия. Повсюду образовываются небольшие группки людей в одинаковых синих формах — профессоров, кандидатов наук и студентов. Они обсуждают распечатки данных и результаты компьютерных тестов. И делают это тихо, сосредоточенно. Лишь иногда раздается разряжающий обстановку смех. Между группками попадаются французские бортпроводники — они сразу бросаются в глаза благодаря своим ярко-оранжевым комбинезонам. В шутку их называют «воздушными маршалами»[5], потому что во время полета нужно строго следовать их указаниям. Теперь они спокойно и профессионально отвечают на заданные вопросы. Что делать, если захочешь пить, если кому-то станет плохо, если приспичит справить малую нужду? Телевизионщики проводят первые интервью. Медицинский персонал раздает таблетки от воздушной болезни. А перед огромным окном, выходящим на летное поле, останавливается самый большой исследовательский самолет Европы — «Аэробус А300». На фюзеляже большими буквами написано: «Zero-G». Это сокращенное английское выражение означает «нулевая сила тяжести».

Без сидений внутреннее пространство самолета кажется мне размером с просторный зал — гимнастический зал, если точнее. Пол выложен мягкими, бело-серыми коврами, к стенам прикреплены поручни, а через каждые два метра между потолком и полом натянуты красные ремни безопасности. Пространство производит приятное впечатление, здесь почти уютно: нигде нет ни крючков, ни опасных углов — все покрыто мягкой обивкой. Большая летающая лаборатория словно создана для озорных детишек. Даже прочно закрепленные полки для экспериментов заботливо обернуты пенопластом и скреплены клейкой лентой, своими скругленными краями они больше напоминают сильно увеличенные игрушки-конструкторы.

Двадцать исследовательских команд различных направлений в последний раз проверяют свои установки для опытов. Йенс и Николь тоже надежно упаковали подопытные растения; монитор компьютера будет демонстрировать их рост. Все дополнительное оборудование — центрифуга и камера шоковой заморозки — работает безупречно. Можно начинать. Повисло напряженное ожидание: что же преподнесет невесомость экспериментальным образцам и самим ученым?

6100 метров над Северным морем. Скорость 825 километров в час. Пассажиры предупреждены. Пилоты увеличивают тягу и, заложив вираж, устремляются вверх. Проходит двадцать секунд. Наступает решающий момент: командир корабля Жиль ле Барзик сообщает о состоянии невесомости. Он снижает тягу до минимума, выпускает закрылки, чтобы они погасили подъемную силу, — одним словом, благодаря его искусным маневрам машина словно бы переваливает через гору и устремляется вниз: теперь она в «безвоздушном пространстве» и подчиняется лишь силе тяжести. Самолет будет лететь в свободном падении по параболе примерно тысячу метров, пока не дойдет до нижней точки кривой. На борту царит невесомость.

Нулевая сила тяжести. Это состояние сохраняется, пока «Аэробус» не пройдет критическую точку. В общей сложности двадцать две секунды невесомости. Лишь затем командир корабля переводит вперед сектор газа и переходит на горизонтальный полет. Серьезная и очень сложная фигура пилотажа. Она позволяет исследователям на борту испытать абсолютно новое ощущение — невесомость, и каждый реагирует на него по-своему. Новички судорожно держатся за поручни и ремни. Опытные исследователи, такие, как Йенс и Николь, парят в пространстве и лишь незадолго до возвращения земной силы тяжести вновь занимают надежную позицию. «Воздушные маршалы» ничего не упускают из виду. Даже мимику своих пассажиров. Прежде чем ты поймешь, что тебе плохо, они уже оказываются рядом с пакетом — вот что значит понимание.

Тридцать парабол с промежутками в три минуты. В общей сложности около десяти минут невесомости. Этого вполне достаточно, чтобы пережить сильные впечатления, да и корням растений хватает времени, чтобы начать расти несколько иначе. Итак, как же реагирует верхушка корня, когда статолиты вдруг становятся невесомыми? Это и есть научный вопрос, который должны были прояснить необычные полеты на «Аэробусе». Что происходит, когда в момент роста по кривой камешки вдруг теряют вес? Прекращает ли корень свой рост по кривой, потому что камешки больше не указывают направление?