Växter känner, lär, överför meddelanden och till och med driver biologisk krigföring. Men vi kan ännu inte se och förstå detta, säger den italienska växtneurobiologen. Forskaren tror att växter är tillräckligt intelligenta för att även hitta lösningar på problem. Och förresten, om växter försvinner från jorden, kommer vår mänskliga art också att upphöra inom en vecka.
Växter känner, lär, överför meddelanden och till och med driver biologisk krigföring. De förser oss med syre och matar oss. Men vi kan inte se och förstå det, säger den italienska växtneurobiologen Stefano Mancuso.
Den antika filosofen Aristoteles tillskrev växter till klassen av primitiva varelser. Eftersom de kan reproducera, kunde denna tänkare inte sätta dem i nivå med livlösa föremål, men han trodde inte att de representerar något speciellt.
Aristoteles var färgblind. För människor med denna sjukdom verkar växter livlösa och de förstår inte deras betydelse.
Så säger Stefano Mancuso, som är chef för det internationella laboratoriet för växtneurobiologi vid universitetet i Florens.
Växtenurobiologi? Vilken vetenskap! Växter har inte ett nervsystem! Ja, växter har verkligen inte hjärnor, ögon, öron eller lungor. Detta innebär att viktiga funktioner distribueras över hela anläggningen. Varje del är viktig, men inte ersättningsbar. Växtätaren kan tugga 95% av den luftiga delen av växten och inte döda den. Den förkrossade växten kommer att krida och återhämta sig efter ett tag.
Nackdelen med växter är att de är bundna till ett ställe. Därför måste växter vara känsliga för miljön eftersom växter inte kan undkomma vid fara. De använder samma fem sinnen som människor, och till och med några som vi inte har, säger Mancuso.
Växter kan avkänna fukt, gravitation och elektromagnetiska fält.
Kampanjvideo:
I år publicerades Mancusos bok The Plant Revolution: How Plants Invented Our Future på finska, och förra året, en översättning av hans gemensamma arbete med Alessandra Viola, "What Plants Think: A Secret Life Hidden from Prying Eyes" …
Som namnen antyder undersöker böcker växternas ovanliga förmågor. Växter kan se, smak och lukt. Ljuskänsliga fytokromer representeras mest i blad, liksom i sliror, unga skott och till och med trä. De svarar på ljusets kraft och ljusets våglängd. De reglerar växternas tillväxt och blomning. Även i den underjordiska delen av växter finns det ljuskänsliga celler. Med deras hjälp sträcker sig rötterna längre in i mörkret.
Rötterna kan också smaka där viktiga mineraler är. Fler rötter börjar växa i denna riktning. Växter kan lukta organiska föreningar. Duften kommer troligen igenom stomaten i bladen. Vad som händer där är fortfarande oklart.
Det finns en teori om att bladen kan innehålla transportproteiner som transporterar doftmolekylerna till cellerna, säger professor i tillämpad ekologi Jarmo Holopainen vid Östra Finlands universitet. Transportproteiner har också luktmolekyler från cellerna som producerade dem, och detta har redan dokumenterats i forskning. "Tja, du och mimosa," - säger finländarna, om samtalaren blir förolämpad av nonsens. Denna känsliga växt viker sina blad som svar på beröring.
Med hjälp av Mimosa pudica kunde forskarna bevisa att växter kan lära sig. Detta upptäcktes för tvåhundra år sedan av den berömda biologen Jean-Baptiste Lamarck under ett ovanligt experiment. Han instruerade sin unga kollega att transportera mimosakrukorna över trottoarerna i Paris. Först täckte alla växter sina blad i skakvagnen, men inte så länge. De insåg att skakningen inte var farlig.
2013 upprepade Mancuso och kollegor den moderna versionen av Lamarcks experiment. Gruppen placerade mimosa krukorna i specialanordningar som snabbt sänkte växterna tio centimeter ner. Efter ungefär den åttonde "lilla flygningen" slutade växterna att rulla sina blad.
När krukorna senare vred till ett horisontellt läge och skakades täckte de bladen igen. Anledningen var inte växttrötthet. Gruppen upprepade experimentet med olika intervall. Det visade sig att mimosa kan komma ihåg information i mer än 40 dagar. Kan du själv komma ihåg vad som hände med dig för 40 dagar sedan? Hur memoreringsprocessen fungerar om växter inte har hjärna är ett stort mysterium.
Hur är det med att höra? Växter har definitivt ingen hörsel!
Och här är det, säger Carlo Cignozzi från den italienska kommunen Montalcino. Han lät vinstockarna lyssna på Mozarts verk i flera år. Trevliga melodier påskyndade tillväxten av vinrankan, druvorna mognar snabbare än på vinrankan, som var i full tystnad. Druvorna var saftigare, mer levande och mer polyfenoler än andra prover.
Och det är inte allt: musiken skrämde bort insekter, vilket innebar att mindre pengar behövdes för att bekämpa dem. Effekten skulle vara densamma om tungmetall brummade från högtalarna, säger Mancuso, vars laboratorium också deltog i experimentet. Växter uppfattas troligtvis ljudvågor genom cellmembranens vibration. Rötterna kände också vibrationen och växte mot eller bort från henne.
I Mancusos laboratorium registrerades det också att rötterna kan göra ljud. Forskaren tror att klickliknande ljud uppstår när celler växer och cellväggarna, tillverkade av cellulosa, börjar spricka.”Om rötter kan känna igen och producera ljud, kan de kommunicera? Kanske finns det heta debatter under marken? Använder växter ljudsignaler för att berätta var vattnet är? - säger Mancuso.
Det är inte förvånande att många botaniker är skeptiska till hans forskning. Gruppen kunde dock publicera sina artiklar i botaniska publikationer - dock inte i sådana ledande vetenskapliga tidskrifter som Science and Nature.
Under en lång tid trodde man att växter samverkar på olika sätt. Ljuset som reflekteras från blommorna, liksom deras färg och doft, lockar pollinerande insekter och fåglar.
Växter överför också meddelanden med olika föreningar. Tack vare detta kan de till och med föra biologisk krigföring. De försvarar sig med ämnen som luktar dåligt, smakar obehagliga växtätare eller till och med visar sig vara dödliga.
En växt som har blivit föremål för en insektattack kan kräva hjälp och släppa de så kallade informationskemiska föreningarna. Dessa förångande "signalfällningar" lockar växtförstörare som rovkvalster som rovar på vegetabiliska kvalster eller nyckelpigor som matar bladlöss.
Samma ämnen kan bli en slags "larmsignal" och uppmana angränsande växter att stärka sitt kemiska försvar.
Hur sänder växter interna signaler? Denna fråga spökade botaniker under lång tid. Nyligen presenterade Science tidningen sitt eget svar.
Japanska Masatsugu Toyota, tillsammans med kollegor, modifierade rezukovidki, betraktade som en modellorganism för att utföra experiment, så att förändringen i kalciumnivåer var visuell. Toyota har tvingat rezuvidki att producera ett protein som endast fluorescerar i närvaro av kalcium.
När ett blad klipptes bort från en rezuhovidka började skadan glöda. Blixten spriddes i en våg tills den nådde andra ark. Signalöverföringshastigheten i växter var en millimeter per sekund. Bladen, som fick signaler om faror, började producera skyddande hormoner.
Forskare märkte att signalen behöver glutaminsyra för att fungera. Mekanismen är exakt densamma som hos djur i fara: glutaminsyra påskyndar överföringen av meddelanden längs nerverna. Växter har inte nerver, men enligt Holopainen kan deras roll spelas av kanaler genom vilka vatten och näringsämnen kommer in.
Mancuso anser att växter är intelligenta eftersom de kan hitta lösningar på problem. En art visade sig vara ganska smart eftersom han kunde komma med en fantastisk lösning på ett problem som är känt för växter - växtätattacker.
Boquila trifoliola, född i de tempererade skogarna i Chile och Argentina, gör vad en vinstock brukar: vrida sig på marken eller klättra upp i närheten av växter. Det är fantastiskt att hon alltid imiterar bladen på växten som växer i närheten. Om det finns tre olika växter i närheten, kommer Bokila trebladiga att förändra formen, storleken och färgen på dess blad och till och med arrangemanget av venerna och imitera de olika växterna runt den.
Denna vinstockar kan härma minst tio olika arter. Hon kan till och med växa en torn på ett blad om en närliggande växt har en. Det kan bara inte upprepa utsprången, skriver de chilenska forskarna Ernesto Gianoli och Fernando Carrasco-Urra i Current Biology.
Hur bestämmer en växtkameleont vad man ska upprepa? Det är möjligt att vissa mikroorganismer använder vissa metoder för att överföra generna från referensväxten till copycat. Eller tar vinrankan som prov de flyktiga ämnena som anläggningen producerar? Emellertid kopierar trebladiga Bokila exakt de växter som är närmast på plats, även om de växer i ett riktigt moln av sekret från olika växtarter.
Färgblindhet är fortfarande en vanlig sjukdom, även om vi är helt beroende av växter. Växter utgör nästan 99,5% av biomassan, det vill säga av alla levande saker. Växter bromsar den globala uppvärmningsprocessen genom att ta bort koldioxid från luften. De ger oss syre, mat, medicin, fiber, byggnadsmaterial, energi - och mycket ljus.
Om växter försvinner från jordens yta upphör vår art att existera inom en vecka. Om en person är borta kommer alla våra bästa framsteg snart att växa till eld.
Arya Kivipelto
