Умные растения
Шрифт:
Разделение растений на ядовитые и неядовитые вполне понятно, но при этом мы оцениваем их как-то уж очень эгоцентрично. Если встать на позиции самих зеленых организмов, им абсолютно безразлично, как мы реагируем на их химические вещества. Мы вообще тут ни при чем, мы вне игры. Например, основное действующее вещество белладонны — алкалоид под названием атропин, который также образуется в листьях и корнях, — должен защищать растение от гусениц и жуков. И от млекопитающих вроде косуль, лошадей или кроликов, которые могут погрызть листья. Против них нервно-паралитический яд — проверенное защитное средство. Тот факт, что мы тоже оказываемся под ударом, — всего-навсего побочный эффект. Пусть мы не принадлежим к целевой группе, но также относимся к млекопитающим, посему это вещество и нам наносит серьезные органические и психические повреждения. Мы реагируем судорожным плачем, бредовыми галлюцинациями и припадками буйного помешательства (вот откуда название «бешеная вишня»!), а если съесть от десяти до двадцати ягод и больше, то можно ждать комы и смертельного паралича.
Сладкий вкус и соблазнительный блеск ягод белладонны тоже рассчитаны не на нас, а на дроздов и других птиц. Их нужно вдохновить на поедание ягод — расчет, который полностью оправдан, потому что, в отличие от млекопитающих, птицы невосприимчивы к атропину. Пташки вряд ли различат, что они съели — обыкновенную или «бешеную» вишню. Они наслаждаются мякотью плода и распространяют содержащиеся в нем семена вместе со своим пометом. Что для нас смертельно, для кого-то другого — в высшей степени полезно. И наоборот.
Многообразие организмов порождает многообразие защитных веществ. А потому арсенал ядов у растений необозримо велик и разнообразен. Любая жизненно важная система врага может стать мишенью для обороняющегося растения:
— алкалоиды, как видно из примера выше, воздействуют на нервную систему и мышцы;
— фенолы, такие, как танин и другие дубильные вещества, наносят вред пищеварительной системе;
— существуют яды, которые прикрепляются к клеткам крови и растворяют их;
— иные растительные вещества вторгаются в эндокринную систему насекомых и препятствуют линьке;
— а некоторые нападают на симбиотические бактерии в желудках жвачных животных.
Да и на кухонных полочках со специями у нас стоят почти сплошь растительные яды. Такие пряности, как чеснок, перец, тимьян, душица и прочие, даже увеличивают наш аппетит, однако были «придуманы», чтобы остановить голодных насекомых. Типичный «капустный» запах брокколи или брюссельской капусты — той же природы: его источник — горчичное масло, при помощи которого растение борется с гусеницами.
После еды мы пьем ароматный кофе, а живительный алкалоид кофеин, содержащийся в нем, вообще-то направлен против кофейных вредителей. К примеру, подопытные гусеницы, получившие пищу с добавлением кофе, стали гиперактивными, утратили координацию движений, а пауки-крестовики после приема кофеиносодержащего питания обрели бледный вид и не справились с задачей, когда им понадобилось сплести сеть. Работали они лихорадочно, но получалась у них беспорядочная паутина, лишенная какой-либо структуры. В некотором смысле я могу с этим согласиться: после двух кружек кофе мой почерк выглядит таким же бессвязным.
Оптимальная доза
Чуть ли не каждое растение производит защитные химические вещества, стремясь сжить со свету по меньшей мере часть своих врагов. И это еще не признак особенной хитрости или даже ума, потому что защита при помощи яда ни в коем случае не подразумевает наличие когнитивных способностей — смекалки или сообразительности. Но если речь заходит о дозировке, я уже не так уверен в правильности этого соображения.
В некотором смысле определенные растения ведут себя на удивление разумно. Они так регулируют производство яда, словно и вправду способны определять нужную дозу в зависимости от необходимого эффекта. Если растению грозит с трудом компенсируемый или даже непоправимый ущерб, оно производит максимальную концентрацию защитных ядов. И напротив: если последствия легко устранить, это же самое растение может себе позволить слабую защиту с минимальными порциями ядовитых веществ. Если кто-то из вас в задумчивости морщит лоб и ожидает какое-нибудь подтверждение этому заявлению, я его прекрасно понимаю. Приведу не такие уж и новые, но часто недооцениваемые факты.
Растения, произрастающие на плохих почвах с низким содержанием минеральных веществ, в основном содержат больше фенолов, препятствующих перевариванию. Они более ядовиты, и тому есть разумное объяснение — при скудном рационе (будь то недостаток азота, серы, фосфора, калия, кальция или магния) утраченную листву очень сложно компенсировать за счет новых процессов роста. Лучше полностью положиться на хорошую защиту и вовсе не допустить потерь. Так, в листьях бука, растущего на бедных песчаных почвах, содержится в десять раз (!) больше фенолов, чем у бука, уходящего корнями в хорошие известковые почвы. А растения, живущие на обделенных питательными веществами столовых горах Венесуэлы, содержат в листьях так много танинов, что эти вещества влияют на цвет воды в ручьях и речках, придавая им коричневый оттенок.
Самое интересное заключается в том, что каждое растение самостоятельно решает, насколько высоким должно быть содержание яда. Оно проверяет наличие питательных веществ в почве и в соответствии с этим определяет свою собственную защитную стратегию.
Это свойство было изучено на ивах. Черенки ивы с одного и того же куста генетически одинаковы, как близнецы, но ведут себя по-разному. В зависимости от качества почвы они регулируют содержание фенолов в своих листьях. Если почва скудная, защита выше, если питательных веществ в почве больше, листья содержат меньше яда — потому что во втором случае последствия повреждений легче перенести и устранить. Генетически одинаковые растения ведут себя как две разные личности — они взвешивают и просчитывают все наперед, желая извлечь из ситуации максимум пользы.
Как они принимают решения и какие клетки берут на себя подсчет концентрации фенолов, до сих пор не выяснено. Но несомненно, привычное представление о растениях как о пассивных живых существах, не способных делать собственный выбор, совершенно не оправданно.
Стандартная стратегия защиты ядом у растений на удивление гибка — если не сказать, интеллектуальна — и легко подстраивается под ситуацию. Но у нее есть и существенный недостаток. Она слишком затратна.
Для изготовления яда растение должно постоянно расходовать питательные вещества и энергию, что, разумеется, осложняет рост и образование семян. С этой точки зрения яд имеет свою цену — он необходим, чтобы держать вредителей на расстоянии. Однако расходы приходится нести и тогда, когда враги не появляются вовсе или опаздывают, в этом случае изготовление ядовитых веществ становится весьма неэкономичным — просто-напросто лишней нагрузкой. Мы уже сталкивались с подобной ситуацией, когда говорили о защитной стратегии мексиканских акаций: ведь муравьи непрерывно, даже в «мирные времена», должны потреблять ценные жиры и белки. Конечно, если растение защищается ядом, работа на холостом ходу не такая уж тяжкая, поскольку ядовитые вещества почти наверняка изготавливаются из легко добываемых «дешевых продуктов», таких, как вода, углекислый газ или азот. Но тем не менее затраты необходимы, поскольку оборонительное химическое оружие нужно поддерживать, даже если в данный момент положение неопасно.
С учетом этой ситуации справедливо предположить, что «умные растения» еще не исчерпали все средства стандартной химической защиты. Однако лишь трагичное и загадочное массовое вымирание навело науку на правильный след…
Вымирание большого куду
Хенни Робертс был на грани нервного срыва: на своем пастбище он вновь наткнулся на двух величественных самцов куду. Оба животных погибли. И вновь на трупах не обнаружилось ни огнестрельных ранений, ни других внешних повреждений, а раз так, то ни бои между самца-ми-соперниками, ни браконьерство не могли быть причиной смерти антилоп. Хенни терялся в догадках: в его большом южноафриканском заповеднике дикой природы у животных ни в чем не было недостатка. Он огородил забором участок естественной влажной саванны, чтобы содержать там местных животных, и в первую очередь — больших антилоп куду. И он не единственный. Фермы с крупными дикими животными приобрели популярность в Южной Африке и обещали коммерческий успех. Стейки из мяса куду вкусны и хорошо продаются, а величественные рога — охотничий трофей, пользующийся хорошим спросом. И вот теперь эта загадочная инфекция. Вирусная эпидемия, как утверждали коллеги Хенни, на фермах у которых произошло то же самое. Только в 1986 году скончались свыше двух тысяч особей этих величественных животных. Ветеринарные врачи осмотрели мертвых антилоп, взяли пробы крови и тканей, однако так и не смогли обнаружить возбудителя болезни. Ситуация становилась все более опасной и в то же время загадочной, потому что смерть настигала куду лишь в пределах заповедников — будто она, как и сами животные, не могла выйти за ограду.
В конце концов за дело взялся профессор Ваутер ван Ховен из университета Претории. Как биолог-исследователь дикой природы и охотник, он хорошо знал животный мир Африки и довольно быстро заметил, что куду перед смертью сильно теряли в весе. И это несмотря на то, что в заповеднике было достаточно деревьев с сочными листьями. Антилопам стоило лишь открыть рот, откусить и прожевать — то же самое они делают и в дикой природе. Собственно говоря, именно этим они занимались в заповеднике. Ван Ховен вскрыл желудки животных, — к его удивлению, они были туго набиты пережеванной листвой.