Kiedyś wszyscy mieliśmy wspólnego praprzodka. Jednak jakieś dwa miliardy lat temu ewolucja or- ganizmów żywych zaczęła przebiegać dwutorowo. Wykształciły się odmienne systemy dostosowaw- cze, rozwinęły inne komórki, tkanki i narządy. Za sprawą tych różnic Karol Linneusz podzielił w XVIII wieku organizmy żywe na dwa królestwa: roślin i zwierząt (dziś wyróżniamy ich sześć). Był pod wpływem Arystotelesa, który twierdził, że roślinom bliżej do istot nieożywionych niż ożywionych. Inni wielcy myśliciele, tacy jak Platon, Demokryt czy Karol Darwin, widzieli w roślinach istoty inteligentne. Indianie i różne ludy pierwotne uważali je za święte. Niektóre religie je demonizowały, wytaczając procesy nie tylko podejrzanym o czary kobietom, ale też specyfikom, które stosowały – czyli koprowi, pietruszce czy czosnkowi! We wszystkich kulturach pokutuje przekonanie, że rośliny to organizmy mniej rozwinięte, pasywne, pozbawione cech, które przypisuje się zwierzętom, choćby zmysłów.

Dziś wiemy jednak, że rośliny dysponują wyszukanymi zdolnościami. – Zmysły są konieczne do przeżycia, rozmnażania, wzrostu i samoobrony, dlatego roślinom „nie przyszłoby na myśl”, aby z nich zrezygnować – twierdzi prof. Stefano Mancuso z Uniwersytetu Florenckiego, dyrektor Międzynarodowego Laboratorium Neurobiologii Roślin. – Są to oczywiście zmysły roślinne, jednak z tego powodu wcale nie mniej wiarygodne. Czy można zatem powiedzieć, że pod tym względem są do nas podobne? Nie. Rośliny są od nas znacznie wrażliwsze. Oprócz naszych pięciu posiadają przynajmniej 15 innych zmysłów. Potrafią wyczuwać i szacować siłę ciężkości, wielkość pól elektromagnetycznych i poziom wilgotności oraz analizować różnice stężeń substancji chemicznych”.

– Nie do końca podzielam takie antropomorfizowanie roślin – mówi prof. Kazimierz Trębacz, kierownik Zakładu Biofizyki na Wydziale Biologii i Biotechnologii UMCS. Podobnie uważa dr Danuta Solecka z Instytutu Biologii Eksperymentalnej i Biotechnologii Roślin Uniwersytetu Warszawskiego. Jej zdaniem włoski profesor niepotrzebnie mnoży zmysły. – Powinno się mówić o pięciu, sześciu. My też przecież wyczuwamy natężenie i kierunek siły ciążenia, lecz nie wyróżniamy dodatkowego zmysłu. Z kolei określanie stężenia różnych substancji chemicznych mieści się w zakresie zmysłu smaku – komentuje badaczka.

Zdystansowany jest też prof. Daniel Chamovitz, dyrektor Centrum Biologii Roślin Manna przy Uniwersytecie w Tel Awiwie. „Bez względu na wszelkie podobieństwa między królestwem roślin a zwierząt, jakie możemy znaleźć na poziomie genetycznym, a są one znaczne, zwierzęta i rośliny stanowią dwa całkiem odmienne, niepowtarzalne zespoły dostosowawcze wykształcone na drodze ewolucji przez wielokomórkowe organizmy żywe” – pisze w książce „Zmysłowe życie roślin”.

Niezależnie od tych sporów faktem jest, że rośliny są świadome siebie i otaczającego środowiska, pamiętają przeszłość, precyzyjnie odbierają sygnały ze środowiska i na nie reagują. Zużywają minimum energii, a ich budowa modułowa, rozproszone zmysły i brak centrum dowodzenia sprawiają, że są bardzo elastyczne i trwałe, potrafią żyć w ekstremalnych warunkach i przetrwać katastrofy. Nic dziwnego, że stanowią 80 proc. masy wszystkich stworzeń na naszej planecie, a sposób, w jaki reagują na bodźce i wykorzystują je do własnego rozwoju, jest fascynujący. Są jednak tak bardzo inne od nas, zwierząt, że dopiero zaczynamy rozumieć, w jaki sposób komunikują się ze światem.

1. WZROK - WIDZĄ LEPIEJ NIŻ MY

Wiadomo, że rośliny wyginają się ku światłu – zjawisko to nazywamy fototropizmem. Lecz która część rośliny widzi? By poznać odpowiedź, Karol Darwin z synem Francisem przeprowadzili słynny eksperyment na siewkach mozgi kanaryjskiej.

 

Jednej rośliny nie ruszali, drugiej przycięli wierzchołek, trzecią i czwartą przykryli nieprzezroczystym oraz przezroczystym kapturkiem, a w piątej przesłonili środkową część pędu ciemną rurką. Trzymali rośliny w ciemności, potem zapalili lampę. Pierwsza, czwarta i piąta siewka wygięły się w stronę światła, natomiast obcięta i przykryta ciemnym kapturkiem nie ruszyły się. Tym prostym eksperymentem Darwinowie dowiedli, że „okiem” rośliny jest jej wierzchołek. Reaguje on na bodźce świetlne i przekazuje informacje do środkowej części pędu, by nakłonić go do wygięcia się w określonym kierunku.

Zmysł wzroku u roślin jest jednak o wiele bardziej złożony niż u ludzi. My w siatkówce oka mamy trzy typy fotoreceptorów wrażliwych na światło czerwone, zielone, niebieskie i białe, które pozwalają nam postrzegać pełną paletę barw, a także kryptochrom synchronizujący nasz zegar biologiczny. Rośliny nie mają układu nerwowego, który przekładałby sygnały świetlne na obrazy w mózgu, mimo to posiadają więcej fotoreceptorów, które rozmieszczone są na liściach, wierzchołku, pędach, łodygach, wąsach, w nasyconym sokami drewnie i w korzeniach (choć te akurat światła nie lubią).

U rzodkiewnika pospolitego, modelowej rośliny laboratoryjnej, znaleziono do tej pory aż 11 typów fotoreceptorów! – Rośliny reagują na szerszy zakres promieniowania niż człowiek, a ilość światła, która dla nas jest co najmniej nikła, jak na przykład światło gwiazd, może regulować wzrost niektórych z nich – mówi dr Solecka. Absorbują różne długości fal promieniowania czerwonego, podczerwonego, niebieskiego i ultrafioletowego.

Te złożone sygnały dochodzące z rozlicznych fotoreceptorów umożliwiają roślinie dopasowanie wzrostu do zmieniających się warunków otoczenia. Jedne informują o tym, kiedy zacząć kiełkować lub wygiąć się ku światłu, inne – kiedy zakwitnąć, a dzięki kolejnym roślina wie, czy jest dużo światła, panuje półmrok lub noc. Jeszcze inne pozwalają jej mierzyć upływ czasu lub informują ją, czy rośnie samotnie, czy może w tłumie. Co więcej, rośliny potrafią nie tylko absorbować światło, zamieniając je w energię, ale też rozpraszać jego nadmiar, gdy pochłaniana „porcja” przewyższa możliwości operacyjne.

W 1905 roku słynny botanik Gottlieb Haberlandt postawił tezę, że za pomocą komórek epidermy rośliny są w stanie widzieć obraz. Ponieważ często mają one kształt wypukłych soczewek, to – jak dowodził – obraz może być rzutowany na warstwę komórek znajdujących się poniżej. Funkcjonują zatem jak oczka proste,
zwane fasetkami, powszechne u bezkręgowców. Jego kontrowersyjna teza, choć zyskała aprobatę Francisa Darwina, wówczas już renomowanego profesora fizjologii roślin, okazała się zbyt dziwaczna i popadła w zapomnienie. Powrócili do niej niedawno prof. Stefano Mancuso wraz z prof. Frantiskiem Baluską z University of Bonn. Badali oni tropikalne pnącze Boquila trifoliolata. Ta roślina to królowa mimikry, jako jedyna potrafi zmieniać kształt, rozmiar i barwę jednocześnie, imitując gospodarza, po którym się wspina. W dodatku jeden okaz potrafi naśladować kilka gatunków jednocześnie i nie musi ich dotykać, wystarczy, że znajduje się blisko. „Najbardziej przekonujące wytłumaczenie tego zjawiska jest takie, że Boquila ma szczątkowy narząd wzroku, mniej więcej na poziomie organizmów jednokomórkowych” – pisze prof. Stefano Mancuso w książce „Rewolucyjny geniusz roślin”. Wykazano też, że niektóre mikroskopijne algi zwane bruzdnicami mają złożone przyoczka, struktury odpowiadające rogówce i siatkówce.

2. DOTYK - SĄ WRAŻLIWE NA MUŚNIĘCIA

Gdy jesteśmy łaskotani, bici, kłuci lub głaskani, gdy marzniemy lub się oparzymy, aktywizują się nasze receptory czuciowe. Przekazują za pomocą nerwów sygnały do mózgu, który wyzwala konkretne emocje, np. ból czy rozkosz. Rośliny też odczuwają bodźce fizyczne i potrafią na nie odpowiednio reagować, modyfikując swój rozwój tak, by jak najlepiej przystosować się do otaczającego środowiska. Dlatego drzewa rosnące w górach smagane wiatrem, deszczem i śniegiem wykształcają niskie i grube pnie oraz ograniczają rozrost konarów. W warunkach laboratoryjnych wykazano, że często dotykane rzodkiewniki stały się bardziej przysadziste i zakwitły później.

 

Ten roślinny zmysł dotyku bywa niezwykle czuły, nawet dziesięć razy bardziej niż u ludzi. Na przykład pnącze harbuźnika kolczastego, rośliny z rodziny dyniowatych, wyczuwa nić ważącą ledwie pół grama, podczas gdy my reagujemy dopiero na ciężar dwóch gramów. – Mięsożerna muchołówka zamyka się, jeśli zostaną poruszone przynajmniej dwa włoski w ciągu 20 sekund – wyzwala się wówczas impuls elektryczny, po którym następuje zamknięcie pułapki. To daje gwarancję roślinie, że ofiara ma optymalną wielkość i nie uda jej się wydostać – wyjaśnia prof. Daniel Chamovitz.

Dzięki temu muchołówka nie traci energii i nie zamyka się na próżno pod wpływem nieistotnego dla niej bodźca. Lecz skąd bierze się ten ruch, skoro nie ma mięśni? Odpowiedzi udzieliły studia nad mimozą wstydliwą, której liście w ciągu sekundy zwijają się i wiotczeją pod wpływem dotyku. Wyzwala się wówczas sygnał elektryczny, który działa na grupę komórek zwanych poduszeczkami – znajdują się one u podstawy liści i działają jak hydrauliczne minipompy, unoszące liście.

3. SMAK - SĄ WYBITNYMI SMAKOSZAMI

Korzenie roślin potrafią wyczuć ważne dla nich substancje chemiczne w śladowych ilościach z odległości kilku metrów. Kiedy wyczuwają substancje odżywcze, zwracają się ku nim i rosną na odpowiednią długość, by je zaabsorbować. Jeśli natomiast zlokalizują metale ciężkie, takie jak ołów, kadm czy chrom, kierują się w przeciwną stronę, by uciec od niebezpieczeństwa.

Z kolei receptory chemiczne na częściach nadziemnych rośliny rozpoznają na przykład ślinę gąsienic. Po jej wyczuciu zboża, bawełna czy buraki wytwarzają substancje przywołujące na pomoc inne owady, na przykład pasożytnicze osy składające jaja w larwach motyli. Rośliny mają też niebywałą zdolność unieszkodliwiania niektórych bardzo groźnych dla człowieka substancji, które zazwyczaj on sam produkuje. Przykładem stosowany w przemyśle tworzyw sztucznych trichloroetan, który nie rozkłada się, trwale zanieczyszczając złoża wody w krajach uprzemysłowionych. Rośliny potrafią go absorbować.

4. POROZUMIEWAJĄ SIĘ ZAPACHAMI

Rośliny nie tylko pachną, ale też wyczuwają własne zapachy i te wydzielane przez inne osobniki. Potrafią wywęszyć, że ich sąsiad został przycięty sekatorem albo zżera go gąsienica. My mamy setki różnych typów receptorów węchowych, z których każdy odpowiada za wykrywanie innej substancji chemicznej (ich związek podobny jest do układu klucza i zamka). Nerwy węchowe przekazują te sygnały do mózgu, który je interpretuje. Rośliny jak wiadomo nie mają układu
nerwowego ani nosa, lecz wyczuwają lotne związki chemiczne, a te sygnały wywołują u nich reakcje fizjologiczne. „Miliony związków chemicznych tworzą znaki roślinnego języka, którego jak dotąd prawie nie rozumiemy. Z całą pewnością wiemy jedynie to, że każdy związek przekazuje precyzyjną informację, na przykład ostrzega przed niebezpieczeństwem, wyraża przychylność lub niechęć” – pisze prof. Mancuso.

 

Eksperymenty przeprowadzone przez Martina Heila z Centrum Badań i Zaawansowanych Studiów w Irupato w Meksyku wykazały, że liście zaatakowane przez owady wydzielają gaz zwany jasmonianem metylu, natomiast zarażone przez bakterie emitują salicylan metylu. Te lotne komunikaty docierają do zdrowych części rośliny, inicjując działania ochronne prowadzące do chemicznego wyścigu zbrojeń. Roślina może na przykład otoczyć zarażone miejsce kordonem martwych komórek, by zapobiec rozprzestrzenianiu się wirusów, grzybów czy bakterii. W odpowiedzi na atak owadów może też wydzielać substancję chemiczną, która sprawia, że liście staną się niesmaczne, a przez to niejadalne lub trujące (słyną z tego pomidory). Potrafi też zwabić owady drapieżne, które uwolnią ją od agresorów. Z tej zapachowej konwersacji pomiędzy liśćmi korzystają też rośliny w pobliżu. „Podsłuchując” sąsiadów, zdobywają informacje przydatne do ich własnej ochrony. „Wyjątkowe jest to, że nawet bardzo odmienne gatunki wyrażają tę samą informację tymi samymi słowami” – pisze prof. Mancuso.

5. SŁUCH - CHYBA SĄ GŁUCHE

Hipoteza, że rośliny reagują na muzykę, nie jest podzielana przez wszystkich badaczy. Od czasu nieudanej próby Darwina, który sprawdzał, czy mimoza zareaguje na grę na fagocie, badania nad sprawnością słuchową roślin nie nabrały rozmachu. Ukazała się ledwie garść publikacji o ich reakcji na dźwięki, a i tak większość nie spełniała wysokich standardów naukowych. Wiele doniesień obaliło natomiast tezę, jakoby rośliny potrafiły słyszeć. „Istnieje prawdopodobieństwo, że niektóre rośliny odbierają dźwięki wytwarzane przez maleńkie organizmy, mogą być jednak one niewykrywalne dla większości narzędzi badawczych” – sugeruje prof. Chamovitz. Prof. Mancuso jest bardziej entuzjastyczny, uważa, że odbierają one drgania za pomocą rozsianych mechanoreceptorów, podobnie jak węże czy krety, które nie wykształciły uszu. – Zaatakowane przez gąsienice liście prawdopodobnie „słyszą” wibracje liści spowodowane przeżuwaniem przez roślinożerców. Co więcej rozróżniają wibracje wywołane atakiem owada od wiejącego wiatru – mówi dr Agnieszka Hanaka.

Joanna Nikodemska – dziennikarka popularyzująca wiedzę z zakresu nauk społecznych i ekologii.

Dla głodnych wiedzy

konsultacja: dr Danuta Solecka –Instytut Biologii Eksperymentalnej i Biotechnologii Roślin Uniwersytetu Warszawskiego
+ „Zmysłowe życie roślin”, Daniel Chamovitz, W.A.B.
+ „Błyskotliwa zieleń”, Stefano Mancuso, Alesaandra Viola, Bukowy Las
+ „Rewolucyjny geniusz roślin”, Stefano Mancuso, Bukowy Las