Карта сайта
Виртуальный гербарий - энциклопедия растений всех видов

Растения способны ощущать запах друг друга


У исследовательницы возникла идея проверить, действительно ли повилика направлялась в сторону томата, чувствуя его запах. Де Мораэс решила синтезировать аромат и понаблюдать, привлечет ли он повилику. Она создала «туалетную воду "Томат"», сделав вытяжку из ствола растения, и затем поместила ватный тампон, пропитанный экстрактом, рядом с горшком паразита. В контрольном эксперименте был использован ватный тампон, смоченный растворителем, оставшимся от получения экстракта. Как и предполагалось, Консуэло де Мораэс обманула повилику, которая послушно потянулась к источнику запаха томата, надеясь обнаружить там пищу, а не вату с раствором. А вот аромат растворителя лозу не заинтересовал. В результате экспериментов также выяснилось, что если предоставить повилике выбор между томатом и пшеницей, то она предпочтет первый вариант.

Основные химические компоненты этих экстрактов одинаковы. В обоих содержится ! -мирцен — сложное летучее соединение (одно из нескольких сотен веществ, обладающих характерным ароматом и определяющих запах многих эфирных масел), само по себе способное побудить повилику расти в его направлении. Так почему же растение выбирает томат? Предполагают, что дело во взаимном влиянии ароматических веществ. В дополнение к^-мирцену томат выделяет два других летучих соединения, привлекающих лозу. В то же время пшеница содержит только один притягательный для повилики р-мирцен и не вырабатывает двух других найденных в томате манящих компонентов. Более того, пшеница не только синтезирует меньшее количество аттрактантов, но также выделяет цис-3-гексенилацетат, отталкивающий повилику.


В 1983 г. две группы ученых опубликовали данные, связанные с коммуникацией растений, которые произвели революцию в восприятии представителей флоры от ивового дерева до лимской фасоли. Исследователи заявили, что деревья предупреждают друг друга о надвигающейся атаке насекомых-листоедов. Новости об их работе вскоре распространились в СМИ, превратившись в идею о «разговаривающих деревьях», отраженную не только на страницах журнала Science, но и в большинстве газет по всему миру.Дэвид Родес (David Rhoades) и Гордон Орианс (Gordon Orians) из Вашингтонского университета заметили, что гусеницы с меньшей охотой поедали листья тех ив. которые стояли по соседству с деревьями, пораженными вредителями. Здоровые деревья, растущие возле инфицированных собратьев, были устойчивы к гусеницам, поскольку их резистентные листья (в отличие от листьев восприимчивых деревьев, изолированных от зараженных) содержали фенол и танин, которые делали их невкусными для насекомых. Поскольку ученые не смогли зафиксировать никакой физической связи между поврежденными деревьями и их здоровыми соседями (они не имели общих корней, а их ветви не соприкасались), то Родес предположил, что атакованные деревья, должно быть, посылали феромоновые послания здоровым по воздуху, как бы сигнализируя им: «Опасайтесь! Защищайте себя!»

Всего три месяца спустя исследователи из Дартмутского колледжа Иэн Болдуин (Ian Baldwin) и Джек Шульц (Jack Schultz) опубликовали судьбоносную статью, подтвердившую данные Родеса. Они изучали саженцы тополя и сахарного клена (30 см в высоту), растущие в плексигласовых воздухонепроницаемых контейнерах. Для своих экспериментов они использовали два бокса. В первом содержались две популяции деревьев: 15 растений, которые имели два разорванных листа, и 15 неповрежденных. Во втором контейнере находились контрольные саженцы, не подвергшиеся экзекуции. Через два дня оставшиеся листья на поврежденных деревьях содержали повышенный уровень ряда химических соединений, ингибирующих рост гусениц. У растений из контрольного бокса увеличения уровня данных соединений не наблюдалось. Болдуин и Шульц предположили, что поврежденные листья, как разорванные в их экспериментах, так и поеденные насекомыми (в наблюдениях Родеса за ивами), испускали газообразные сигналы, позволявшие травмированным деревьям связываться со здоровыми особями, которые в результате позже защищали себя от надвигающейся атаки насекомых.
За последние десятилетия феномен коммуникации у растений посредством запаха был неоднократно зафиксирован с большим количеством растений, включая ячмень, полынь и ольху. Несмотря на то что данное явление сегодня принимается как научная парадигма, вопросы остаются, например такой: действительно ли растения общаются друг с другом (т.е. целенаправленно предупреждают о приближающейся опасности), или здоровые особи перехватывают «монолог» зараженных, не предназначенный для того, чтобы его «услышали»?

Мартин Хейл (Martin Heil) и его команда из Центра специальных исследований в Ирапуато, Мексика, на протяжении нескольких лет работают с дикой лимской фасолью (Phaseolus lunatus)для более глубокого изучения данного вопроса. Хейл знал, что ученые уже наблюдали два разных способа реакции лимской фасоли на поедание ее жуками. Листья, уничтожавшиеся насекомыми, выделяли в воздух смесь летучих химических веществ, а цветы (не подвергавшиеся атакам жуков напрямую) начинали вырабатывать нектар, привлекающий жукоядных членистоногих.Хейл поместил зараженную жуками Phaseolus lunatus рядом с растениями, которые были изолированы от насекомых, и наблюдал за составом воздуха вокруг различных листьев. Он выбрал всего четыре листа от трех разных растений: два — от зараженного жуками (один лист был частично съеден, другой не был поврежден), один лист взяли от соседствующего здорового растения; и еще один — от растения, которое было изолировано от какого-либо контакта как с насекомыми, так и с подвергшимися нападению растениями. Ученый идентифицировал летучие соединения из воздуха вокруг каждого листа, используя новую методику — газовую хроматографию с помощью масс-спектрометра, часто показываемую в сериале «CS/: место преступления» и используемую парфюмерными компаниями при разработке новых ароматов.

Хейл установил, что газовая смесь, выделяемая поеденным и здоровым листьями на одном и том же растении, содержит фактически идентичные летучие соединения, однако в воздухе вокруг контрольных листьев данных веществ не обнаружилось. Кроме того, воздух вокруг здоровых листьев лимской фасоли, соседствовавшей с пораженными жуками растениями, также содержал летучие соединения, сходные с теми, которые были выявлены у поврежденных собратьев.
Но Хейл не был убежден, что травмированные растения «говорят» со здоровыми, чтобы предупредить их об угрожающей атаке. Он предположил, что скорее соседние растения должны были практиковать некую форму «обонятельного перехвата» информации внутренних сигналов, предназначенных для других листьев того же растения.

Для проверки своей гипотезы Хейл изменил условия эксперимента простым, но гениальным способом. Он поместил два растения рядом друг с другом, но изолировал пораженные жуком листья при помощи пластиковых пакетов на 24 часа. Когда исследователь проверил те же четыре вида листьев, что в первом эксперименте, результат был иным. Поврежденный жуками лист продолжал испускать такие же химические соединения, что и раньше, однако другие листья на этой же и соседних ветвях напоминали растения из контрольной группы: воздух вокруг них был чист.Хейл и его команда вскрыли пакет, в котором находился поврежденный лист, и с помощью маленького вентилятора, обычно используемого на крошечных чипах внутри компьютера, стали сдувать воздух в двух направлениях: либо в сторону соседних листьев, растущих дальше на ветке, или прочь от ветки в сторону открытого пространства. Исследователи проверили состав газовой смеси, выделенной листьями выше по стеблю, и измерили количество нектара, который производили растения. Листья, обдуваемые воздухом со стороны пораженных жуками листьев, сами начинали выделять похожую газовую смесь, а цветы — вырабатывать нектар. Листья, не обрабатывавшиеся воздухом от поврежденных растений, оставались без изменений.

Результаты были значительными. Исследователи выявили, что испускаемые поврежденными листьями газы необходимы для того же самого растения в целях защиты других его листьев от последующего нападения насекомых. Другими словами, когда лист атакуют жуки или бактерии, он испускает запахи, предостерегающие соседние листья от надвигающейся угрозы, так же как на сторожевых башнях Великой китайской стены зажигали сигнальные огни для предупреждения о приближении противника.Соседние растения перехватывают сигналы из происходящей неподалеку «запаховой беседы», которые дают им необходимую информацию, помогающую защитить себя. В природе такие ольфакторные сигналы распространяются на расстояние как минимум около метра (различные летучие вещества, в зависимости от их химических свойств, могут распространяться как на более короткие, так и на более длинные дистанции).Зеленые насаждения выделяют определенный букет ароматов. Представьте себе аромат розы в летнем саду, свежескошенной травы поздней весной или цветущего ночью жасмина. Мы можем по запаху, не глядя, определить, когда фрукт созрел и стал съедобным, и ни один из посетителей ботанического сада не останется равнодушным к отвратительному запаху самого большого (и самого пахучего) в мире цветка Amorphophallus Lita-пит, больше известного как трупный цветок (к счастью, он цветет только раз в несколько лет).

Многие их этих ароматов используются в комплексной коммуникации между растениями и животными. Запахи привлекают различных опылителей, а также приманивают распространителей семян, чтобы те полакомились фруктами. Однако растения не только испускают аромат, как мы привыкли думать, но также могут воспринимать запахи других растений.
Они явно не имеют обонятельных нервов, соединяющихся с мозгом, который обрабатывает сигналы. Но и повилика, и растения Хейла, а также другие дикорастущие растения по всему миру реагируют на феромоны точно так же, как и мы. Растения определяют летучие химические соединения в воздухе и преобразуют эти сигналы (несмотря на отсутствие нервов) в физиологический ответ. Несомненно, такую способность можно назвать обонянием.