Умные растения
Шрифт:
Жук за миллиард долларов
— Жук за миллиард долларов прибыл. — Петер Хаук [16] , министр сельского хозяйства земли Баден-Вюртемберг, придает своему голосу драматический оттенок, будто вынужден сделать заявление о каком-нибудь ЧП.
Журналисты записывают его слова, камеры включены, кругом расставлены информационные стенды. Пресс-конференция проходит на природе — на краю кукурузного поля в Верхнерейнской низменности. И не случайно поблизости находится автостоянка с рестораном, а также региональный аэропорт Лар.
16
Хаук, Петер (род. 1960) — немецкий политик, член партии Христианско-демократический союз Германии (ХДС). До февраля 2010 г. занимал пост министра продовольствия и сельского хозяйства земли Баден-Вюртемберг. В 2010 г. был избран председателем фракции ХДС в местном парламенте.
«Жук за миллиард долларов» — это симпатичное насекомое длиной всего три миллиметра. Только в США он наносит хозяйству миллиардные убытки, подчеркивает министр. И это происходит ежегодно. Официальное название — западный кукурузный корневой жук — описывает, скорее, вред для растений. Личинки этого насекомого грызут корни. Корневой жук — самый опасный кукурузный вредитель из всех существующих. А также самый современный — во всяком случае, в том, что касается способа распространения. Он с удовольствием использует самолеты и грузовики, благодаря чему получил еще одно название — «жук-путешественник». На самолете он прилетел из США в Европу. По крайней мере, так предполагают, потому что впервые в Европе западный кукурузный корневой жук был обнаружен недалеко от военной базы ВВС США под Белградом. Это случилось в 1992 году, и с тех пор жук с легкостью путешествует на грузовиках и пассажирских самолетах. Так он достиг Швейцарии, Польши, Голландии и Франции. А теперь еще и Германии — по автобану, железной дороге и самолетом.
Тридцать четыре экземпляра барахтаются в предусмотрительно расставленных феромонных ловушках, а это означает, что промедление смерти подобно. Никто не знает, сколько жуков обитает в поле. Счет идет на часы, констатирует министр, по обе руки от которого стоят государственные защитники растений. К сожалению, чтобы спасти кукурузу, нужно прибегнуть к опрыскиванию химикатами.
А почему же кукуруза не защищается сама? Корневой жук разом опроверг всю нашу похвалу оборонительным стратегиям растений, их «крикам» о помощи. Видимо, это насекомое можно изгнать лишь при помощи высокотехнологичных приборов. Например, тракторов со специальным оборудованием, которое парит над рядами кукурузы, распыляя сотни тысяч литров инсектицидов. Желательно по нескольку раз. Помимо всего прочего, опрыскивание нужно сделать как можно быстрее. Если самки жучков успеют зарыться в землю и отложить яйца, их уже не достать. И уж тем более не достать вылупившиеся личинки, которые, принявшись за корни, продырявят их. Собственно, они и есть главные вредители. Личинки препятствуют поступлению в растения воды и питательных веществ. Чем и вызывают миллиардные убытки.
Кукурузу захватывают с самых корней, атакуют из глубины. И против подземной стратегии нападения она как будто беспомощна. Как же кукуруза защитит свои подземные органы, когда к ним подползут личинки? Целое полчище червячков — ведь каждая самка кукурузного жука откладывает до тысячи яиц — в непосредственной близости от корней.
Однако, вспомнив все предыдущие уловки растений, мы очень удивились бы, если бы обнаружили, что слабость одного из них — в корнях. В тех самых корнях, которые жизненно необходимы для всего растительного организма. Наверное, их можно считать головой растения. На первый взгляд это утверждение кажется несколько противоречивым — в качестве «разноцветных головок» мы обычно представляем себе именно цветки. Но еще Чарлз Дарвин предложил перевернуть картинку. Верхушка корня — это голова растения, напоминающая мозг беспозвоночных. И действительно, верхушка корня исследует свое окружение на предмет наличия влаги и минеральных веществ, она распознает препятствия, ощущает свет и силу тяжести. На основе этих разнообразных данных она определяет, как быстро и куда нужно расти, извиваться или вытягиваться. Вопрос о том, можно ли на этом основании говорить о «корневом мозге», как это делают некоторые ученые, пока остается нерешенным, но без множества расчетных действий корни никогда не смогли бы столь успешно ориентироваться и передвигаться в почве.
Следует исходить из того, что растения всеми средствами защищают свой ценнейший орган — в этом абсолютно уверен профессор Тед Терлингс из Нёвшательского университета (Швейцария). Он доказал, что кукуруза рассылает ароматные сигналы так же, как и дикий табак, когда его листья кто-то пожирает. Разве уничтожение корней не может повлечь за собой подобные «крики»?
Университет располагается в красивом современном здании, возвышающемся над Нёвшательским озером, а строение, где работают с опасными организмами, выполнено прямо-таки в футуристическом стиле. Здесь Тед Терлингс держит своих кукурузных корневых жуков под надежной охраной. И здесь же хочет продемонстрировать, что им не так-то просто продырявливать подземную часть кукурузы. Потому что корни этого растения тоже умеют посылать сигналы бедствия. На их «зов» спешит целая армия крошечных хищников — малюсеньких круглых червей-нематод, которые в больших количествах обитают в пахотной земле.
На столе лаборатории выстроена своего рода полоса препятствий. В центре находится стакан с землей. Это — миниатюрная пашня с тысячами нематод. От нее, словно лучи, отходят шесть рукавов — они тоже наполнены землей, и из них можно снова попасть в центральный стакан с пахотной почвой.
Нематоды могут выбрать один из шести путей, войти в любой из шести рукавов, то есть, извиваясь, пробраться по влажной почве. Заканчиваются эти дороги по-разному: три рукава приводят в сосуды с землей, а другие три — в сосуды с кукурузой, при этом одно из растений намеренно заражено личинками.
Что же, начнем. Куда направятся нематоды, если они вообще отважатся на путешествие? Снаружи ничего не видно, все происходит в земле. Но через сутки червячки, все как один, — на пути к пораженному растению, а некоторые уже добрались туда. Единственное объяснение: нематоды последовали на активный призыв, посылаемый корнями, потому что во всех остальных контрольных рукавах червей практически нет.
Тед Терлингс даже сумел расшифровать этот сигнальный код: после нападения личинок корни кукурузы выделяют газ, называемый «бета-кариофиллен». Он проходит под землей, находя нематод, а они, похоже, считают его привлекательным. Червячки, извиваясь, двигаются на встречу запаху. И будут за это вознаграждены. В корневой системе эти организмы обнаружат личинок, которые, правда, существенно превосходят их размерами, но здесь нематоды берут числом. При помощи ротового отверстия и глотки червячки высасывают все соки из своих жертв.
Растения — единственные существа, живущие одновременно внутри почвы и над землей. И в обоих мирах они посылают сигналы вспомогательным войскам. Компенсируя свою собственную неподвижность, растения призывают двигаться другие организмы.
Тед Терлингс даже научился имитировать сигнал о помощи. Если в какой-нибудь участок почвы запустить искусственный бета-кариофиллен, нематоды незамедлительно явятся туда. Правда, они останутся без вознаграждения и уйдут ни с чем, но само появление червячков доказывает, что Тед выбрал правильный привлекающий сигнал.
Что ж, хорошо. Похоже, честь кукурузы спасена. Остается вопрос: почему в лаборатории Теда это получается, а на полях Верхнерейнской низменности — нет?
На самом деле большинство сортов кукурузы «онемели». В постоянных попытках вывести урожайные варианты растения «химический голос» кукурузы был по недосмотру утерян, а соответствующие гены — выключены. Сэкономленные минеральные вещества и ресурсы кукуруза — что полностью устраивает селекционеров — вкладывает в образование плодов.
Команда Теда Терлингса работает над тем, чтобы вновь активировать «замолчавшие» гены и вернуть культурной кукурузе ее «голос». Идея восстановить природные защитные силы растения заслуживает понимания и поддержки, однако вопрос, удастся ли таким образом сократить опрыскивание, вызывает большие сомнения. Собственные защитные средства зеленых организмов могут не сработать на огромных полях с монокультурами, где из года в год высаживают одни и те же растения. Но вероятно, их будет достаточно, если мы помимо этого вернемся к старой, испытанной системе севооборота. Если кукурузный корневой жук в следующем году не найдет кукурузы и обнаружит вместо нее, к примеру, пшеницу, это нанесет ему больший ущерб, чем опрыскивание химикатами, которое поддерживается на государственном уровне. Швейцария уже ступила на этот путь, и в результате «жук за миллиард долларов» действительно снова исчез.
Яблочная кислота полезна для здоровья
Призывы о помощи оказались настолько успешной стратегией, что растения стали применять ее и над, и под землей. При нападении на листья зеленые организмы отдают приказания клопам и летающим насекомым, а в случае нападения на корни — нематодам. Растения справляются в обоих мирах — и в атмосфере, и в ризосфере (так ботаники называют верхние слои почвы — мир корней). Однако недавно профессор Харш Бейс из Делавэрского университета обнаружил, что растения могут комбинировать эти защитные системы. Маленькая резуховидка Таля, по-научному называемая «арабидопсис», отражает нападения на листья с помощью защитников из почвы.