О чем думают растения?

Эвглена и парамеций: достойные соперники?

Кроме культурной традиции, о которой мы говорили в первой главе, на наше восприятие растительного мира влияют еще два других фактора: эволюция и время.

Давайте начнем с рассмотрения эволюционного фактора и проанализируем ситуацию, выяснив, какой смысл мы вкладываем в понятие «эволюция». Эволюцией называют медленные непрерывные процессы адаптации организмов к внешним условиям, в результате которых они приобретают характеристики, максимально способствующие выживанию. В этом процессе каждый вид приобретает или теряет какие-то признаки и способности в соответствии с характеристиками среды обитания. Конечно же, все это происходит за очень протяженные отрезки времени, но в результате между исходным видом и его ныне существующим потомком накапливаются макроскопические различия. Эволюция играет ведущую роль в дифференцировке растений и животных, и сегодня отчасти именно это мешает нам достаточно глубоко проникнуть в суть мира растений.

Чтобы понять, о чем идет речь, давайте сделаем шаг назад.

Известно, что первые одноклеточные организмы, появившиеся на нашей планете, были водорослями – т. е. живыми организмами растительного типа. Благодаря фотосинтезу они наполнили атмосферу кислородом, что способствовало распространению жизни на Земле, в том числе появлению эукариотических клеток (животных).

Тогда, как и сейчас, растительные и животные клетки различались не так сильно, как думают многие. Вообще говоря, растительные клетки устроены сложнее животных, поскольку имеют дополнительные органеллы – хлоропласты, в которых происходит фотосинтез, – а также окружены клеточной стенкой, которая делает их намного более прочными, чем клетки животных. Но за исключением этих двух различий растительные и животные клетки очень похожи друг на друга.

Так почему же при сравнении одноклеточных «растений» и одноклеточных «животных» мы всегда воспринимаем последние как более сложные, более продвинутые в эволюционном плане – т. е. обладающие очевидным превосходством?

Давайте сравним два одноклеточных существа – животное парамеций и растение эвглену. Называя парамеций животным, мы делаем некоторое допущение, поскольку наряду с другими простейшими (протозоями) теперь он относится к другой классификационной группе – к протистам[4 - Традиционно среди протистов выделяют группы простейших, водорослей и грибоподобных организмов. – Прим. перев.]. Однако всего несколько лет назад парамеций рассматривали в качестве животного. Как следует из названия, протозои – это первичные животные (греческое слово protozoa состоит из двух корней: protos — первый и zoon — животное).

Парамеций (инфузория туфелька) – малюсенькое одноклеточное существо, покрытое ресничками, которые действуют как весла, позволяя животному перемещаться в воде. Если вы взглянете на парамеций через микроскоп, вас восхитят его эволюционные приспособления и те движения, которые позволяют ему быть столь элегантным. Это истинный чемпион среди живых существ: это всего одна клетка, но она обладает удивительным спектром возможностей. Описывая другое маленькое амебоподобное существо в книге «Поведение низших организмов» (Behavior of the Lower Organisms), вышедшей в 1906 г., Герберт Спенсер Дженнингс (1868–1947), задавался вопросом, признали бы мы разумность хищной амебы, если бы она была размером с кита и представляла опасность для человека.

Рис. 2–1. Сравнение структуры парамеция и эвглены.

Оба организма чрезвычайно малы, но у второго есть примитивный глаз (фоторецептор), с помощью которого он воспринимает свет

Но существует и другое чудо природы, микроскопическая одноклеточная водоросль – эвглена зеленая. Это существо тоже может быть отнесено к протестам, но, безо всяких сомнений, оно имеет растительную природу.

Изучение таких простых организмов и обнаружение их невероятных возможностей может помочь нам осознать причину нашего пренебрежительного отношения к миру растений. Что общего между этими двумя одноклеточными организмами и чем они различаются? Действительно ли животные обладают минимальной формой разума, которого нет у растений?

Действительно ли животные обладают минимальной формой разума, которого нету растений?

Чтобы прийти к общим выводам, давайте начнем с инфузории. Этот малюсенький организм обладает удивительными возможностями: например, он умеет находить пищу и двигаться в ее сторону.

Понятно, что для жизни эвглене тоже нужна энергия. Обычно она обеспечивает себя энергией за счет фотосинтеза, как все растения, но если света недостаточно, она не погибает, а превращается в хищника и начинает вести себя подобно животному. Она тоже может обнаруживать пищу и двигаться в ее направлении. Да, это растение, но оно способно двигаться! Эта микроскопическая водоросль перемещается с помощью тонкого жгутика.

Конечно же, и парамеций, и эвглена могут воспроизводить самих себя. Если вы следите за их движениями в воде, вы не заметите между ними серьезных различий. Через тело парамеция проходят передающие информацию электрические сигналы. По этой причине его даже называли «плавучим нейроном». Однако через клетку эвглены тоже проходят аналогичные электрические импульсы, так что и в этом отношении эти существа похожи друг на друга.

Выходит, их способности эквивалентны, и соревнование между растениями и животными заканчивается вничью? Вовсе нет, только результат соревнования – не такой, как все ожидали. Побеждает в соревновании не парамеций, а эвглена, которая обладает свойством, отсутствующим у ее противника: она умеет осуществлять фотосинтез. Для выполнения этой функции она использует зачаточную форму световосприятия, что позволяет ей улавливать свет и находить для этого оптимальное положение.

Но если эвглена может делать все то же самое, что делает парамеций, плюс получать энергию путем переработки солнечного света, почему никто и никогда не называл ее «плавучим нейроном» или не придумал для нее какого-то другого определения, передающего ее удивительные способности? Трудно сказать. По-видимому, не существует никакого рационального объяснения для общего нежелания воспринимать очевидные научные факты, подтверждающие более широкий спектр возможностей клеток растений по сравнению с клетками животных.

Пятьсот миллионов лет назад

Чтобы обсудить эволюционный фактор, упомянутый в начале главы, нам нужно вернуться на 500 млн лет назад, к тому моменту, когда началось расхождение ветвей животных и растений. Древнейшие организмы стали развиваться по двум расходящимся путям, суть которых кратко можно обозначить так: растения избрали стационарный способ существования, а животные – подвижный. Заметим, между прочим, что в свое время выбор людьми оседлого образа жизни привел к возникновению первых великих цивилизаций.

Таким образом, растениям понадобилось добывать все необходимое для жизни из почвы, воздуха и солнечного света, а животные стали питаться другими животными или растениями и для этого разработали многочисленные типы движения (бег, полет, плавание и др.). На этом основании растения относят к автотрофам (от греч. autos — само и trophe— пища), что означает, что они самодостаточны – не нуждаются в других живых существах для выживания, а животных – к гетеротрофам (от греч. eteros — другой и trophe – пища), поскольку для выживания им нужны другие живые существа.

Последние 500 млн лет эволюция растений и животных шла совершенно разными путями.

Из поколения в поколение этот изначальный выбор приводил к появлению других фундаментальных различий между растениями и животными, так что теперь их можно рассматривать как инь и ян, белое и черное, в мире экосистем. Растения неподвижны, животные перемещаются, растения пассивны, животные агрессивны, растения медленны, животные быстры. Мы можем найти десятки таких противопоставлений, но все они говорят об одном и том же: последние 500 млн лет эволюция растений и животных шла совершенно разными путями.

Исходный выбор стационарного или подвижного образа жизни со временем привел к невероятному различию строения и способа существования организмов: животные защищаются, кормятся, а также воспроизводятся за счет перемещения, а растения не двигаются с места и поэтому нашли совершенно оригинальные (для нас как для представителей мира животных) решения.

Растение – это колония

Неподвижность и, следовательно, высокая вероятность быть съеденными растительноядными животными способствовали выработке растениями своеобразного «пассивного сопротивления» по отношению к внешней опасности. Организм растения имеет модульную структуру, в результате чего каждая часть растения нужна, но ни одна не является абсолютно незаменимой. Это обеспечивает растениям чрезвычайно важное преимущество по сравнению с животными, особенно с учетом огромного числа населяющих планету растительноядных существ и их неукротимого аппетита. Первое преимущество модульной организации заключается в том, что быть съеденным не означает быть убитым! Какое животное может похвастаться такой способностью?

Как мы увидим далее, физиология растений строится на других принципах, нежели физиология животных. В то время как животные концентрируют свои самые важные жизненные функции в нескольких специализированных органах, таких как головной мозг, легкие, желудок ит.д., растениям приходится считаться с тем, что они могут стать легкой добычей, и поэтому у них нет отдельных жизненно важных центров. Если вы храните деньги не в одном единственном месте, а в разных, это снижает вероятность потерять все в случае кражи, а инвестиции в разные предприятия снижают риск одномоментного финансового краха. Короче говоря, весьма разумная идея!

Функционирование растений не связано с работой органов: они дышат без помощи легких, питаются, не имея рта или желудка, держатся прямо, не опираясь на скелет, и, как мы вскоре увидим, принимают решения без помощи мозга.

Именно эта физиологическая особенность позволяет удалять значительную часть растения, не подвергая риску его жизнь: некоторые растения могут быть съедены на 90 или 95 %, но затем вновь нормально развиваются из маленького сохранившегося фрагмента. На лугу, где паслось целое стадо, через несколько дней вновь поднимется трава. Не нужно быть травоядным животным, чтобы это заметить: если вы когда-либо пытались извести плющ или сорную траву или просто ухаживали за газоном, вы понимаете, о чем идет речь. Таким образом, растения, ведущие стационарный (или, точнее, «сидячий») образ жизни, в качестве эволюционной стратегии избрали модульное строение, позволяющее лучше переносить нападения животных. В свою очередь, животные, которые защищаются путем бегства, не имеют способности к регенерации, разве что в некоторых отдельных случаях. Да, ящерица может отрастить новый хвост, но не может вернуть откушенную лапу или голову. Напротив, растение, потерявшее часть своего тела, не только выживает, но зачастую оказывается в выигрыше (например, при обрезке ветвей). Такой эффект непосредственно связан со строением растений, чрезвычайно сильно отличающимся от нашего строения. Растение состоит из повторяющихся модулей: ветви, стебли, листья и корни представляют комбинации очень простых единиц, соединяющихся между собой независимым образом, в какой-то степени, как блоки Лего.

Наверное, этого не скажешь, глядя на герань в горшке: растение выглядит как цельный организм. Однако если вы отломите кусочек и посадите его в землю (получите черенок, если говорить на языке садовников), этот кусочек герани пустит новые корни и превратится в новое растение. А вот из человеческой руки или слоновьей ноги никогда не вырастет новый организм, да и отделенная часть не сможет жить вне остального тела.

Совершенно неслучайно мы постоянно называем себя индивидами: это слово происходит от латинских слов in — нет и dividuus — делимый. Наше тело действительно неделимо: если его разделить пополам, две половинки не смогут жить по-отдельности, они погибнут. Но если разделить пополам растение, обе части смогут жить независимо по той простой причине, что растение – не индивид. На самом деле дерево, кактус или кустарник не следует сравнивать с человеком или с животным. Правильнее представлять себе растение в виде колонии. Дерево гораздо больше напоминает колонию пчел или муравьев, чем отдельное животное.

Хотя растения имеют очень древнее происхождение, в этом аспекте они тоже чрезвычайно современны. Одна из важнейших концепций в основе многих технологий, возникших благодаря изобретению интернета и связанных с взаимодействием отдельных групп (таких как социальные сети), заключается в использовании так называемых неожиданных (или «эмерджентных», от англ, emergent — внезапно возникающий) свойств, типичных для сверхорганизмов или группового интеллекта. Отдельные существа приобретают такие свойства только благодаря функционированию всей группы в целом, но ни одно из них само по себе этими свойствами не обладает: так, колонии муравьев или пчел обладают коллективным разумом, намного превосходящим разум отдельных особей. Мы подробнее поговорим о поведении растений в таком аспекте в главе 5, посвященной интеллекту растений.

Проблема времени

Давайте вернемся к обсуждению причин, которые мешают нам признать, что растения, как и мы, являются социальными существами со сложной организацией и эволюцией. Еще одна причина нашего неприятия сложной реальности связана с проблемой времени.

Все знают, что продолжительность жизни живых организмов разных видов варьирует в широких пределах: человек живет около 80 лет, пчела меньше двух месяцев, а гигантская черепаха более 100 лет. Кроме того, животные имеют различный жизненный ритм: одни впадают в зимнюю спячку, другие перемещаются и воспроизводятся гораздо быстрее нас, третьи – намного медленнее. Казалось бы, совсем не сложно осознать существование различных шкал времени, отличающихся от нашей собственной. Но, очевидно, это не так. События, происходящие столь медленно, что наш глаз не в состоянии за ними уследить, формируют непостижимую для нас временную шкалу. Хотя в абсолютном значении такие прилагательные, как «медленный» и «быстрый», бессмысленны, мы все же считаем, что сами живем «быстро», а растения «медленно», очень медленно.

Разница в скорости между нами столь велика, что мы не в состоянии ее осознать. Это некая оптическая иллюзия, trompe l’oeil, только по временной шкале. Например, мы знаем, что растения движутся, чтобы лучше поглощать свет, удаляться от опасности и искать опоры (вьющиеся растения). Уже несколько десятилетий новые технологии в мире кино и фотографии позволяют следить за движениями растений, о которых писал еще Дарвин. Сегодня с помощью интернета вы легко найдете видео с изображением раскрывающегося цветка или растущего побега. Но несмотря на это в нашем восприятии растения по-прежнему остаются «неподвижными».

Подобные изображения поражают нас, демонстрируют существование у растений двигательной активности, но не меняют нашего стойкого, отчасти инстинктивного убеждения в том, что эти создания ближе к неорганической природе, чем к миру животных. Наши органы чувств не могут воспринять движения растений, и поэтому мы относимся к ним как к неодушевленным объектам. Хотя мы прекрасно знаем, что они растут и, следовательно, движутся, для нас они остаются неподвижными, поскольку их движения неуловимы для нашего зрения и, соответственно, для нашего понимания.

Но что кроется за этим отрицанием доказанных явлений? Мы живем в высокоразвитом технологическом обществе, в котором существует множество вещей, неподвластных нашему прямому (чувственному) восприятию, но в которых мы нисколько не сомневаемся. Мало кто знает, как работает телевидение, телефон или компьютер, но нам и в голову не приходит преуменьшать их технические характеристики на том основании, что у нас нет возможности непосредственного чувственного восприятия их действия. Наши знания о строении Вселенной и составе материи опосредованы чрезвычайно сложными инструментами, но кому вздумается отрицать сложную атомную структуру вещества, хотя она гораздо сложнее для нашего восприятия, чем структура растений? Конечно, здесь огромную роль играет воспитание.

Но почему наше отношение к растениям никак не меняется? Вполне возможно, существует некий «психологический блок», препятствующий каким-либо культурным изменениям, которые со временем могли бы повлиять на наше инстинктивное поведение в отношении растений. Сейчас мы поясним эту мысль.

Наше отношение к растениям основано на абсолютной изначальной зависимости и в этом смысле в определенной степени напоминает отношение ребенка к своим родителям. Когда мы взрослеем, особенно в подростковом периоде, мы проходим через этап полного отрицания нашей зависимости от родителей, что позволяет нам достичь психологической свободы и подготовиться к реальной автономии, наступающей через много лет. Вполне возможно, что аналогичный психологический механизм определяет наше отношение к растениям. Никто не любит зависеть от других. Зависимость означает слабость и уязвимость, а это никому не нравится.

Мы восстаем против того, от чего зависим, поскольку эта зависимость мешает нашей полной свободе. Короче говоря, мы в такой степени зависимы от растений, что готовы на все, только бы не думать о них. Возможно, нам хочется забыть, что наше выживание зависит от мира растений, поскольку это преуменьшает нашу мощь в качестве властителей Вселенной. Конечно, отчасти этот аргумент провокационный, однако в какой-то степени он полезен, поскольку позволяет прояснить соотношение сил в противостоянии между нами и миром растений.

Жизнь без растений невозможна

Если завтра растения исчезнут с лица Земли, жизнь людей будет продолжаться не более нескольких недель или месяцев. Очень скоро все высшие формы жизни исчезнут. Напротив, если исчезнем мы, за несколько лет растения захватят все отнятые у них территории, и меньше чем через 100 лет все следы нашей долгой цивилизации скроются под покровом зелени. Возможно, эта идея поможет нам сравнить биологическую значимость человека и растительного мира.

А можно использовать иную метафору: в понимании биологии мы с вами все еще находимся в рамках системы Аристотеля и Птолемея. До Коперника люди считали, что Земля расположена в центре Вселенной, и что все небесные тела вращаются вокруг нее. Это полностью антропоцентрическая точка зрения, которую попытался изменить Галилей, но которая исчезла из нашего сознания лишь через несколько столетий. Так вот, наши современные мысли о биологии можно сравнить с нашими представлениями об устройстве Вселенной до Коперника. Доминирующая идея заключается в том, что человек – важнейшее живое существо, вокруг которого и вертится мир: мы поставили себя выше других и являемся единоличными хозяевами планеты. Заманчивая и приятная идея, вот только ложная!

В реальности наше положение вовсе не такое «звездное». На долю растительных организмов приходится 99,5 % всей биомассы на планете. Иными словами, если вся живая материя на Земле составляет 100 %, по различным оценкам, от 99,5 до 99,9 % этой материи приходится на долю растений. И, следовательно, среди всех живых существ животные (включая человека) составляют ничтожную долю (от 0,1 до 0,5 %).

Несмотря на активное уничтожение лесов человеком, растения, без всякого сомнения, являются королями среди всех живых существ на планете. И нужно восхвалять за это небеса! Только благодаря такому положению дел жизнь на Земле все еще возможна.

Как мы знаем, растения располагаются в основании пищевой цепи: все, что мы едим (включая мясо и рыбу) – либо растения, либо то, что питается растениями. Может показаться, что человек способен использовать в пищу любые растения, однако это не так. Мы получаем большую часть калорий из шести видов растений: сахарного тростника, кукурузы, риса, пшеницы, картофеля и сои. Эти и некоторые другие растения составляют основу пищевого рациона большинства людей на планете. Это так называемые пищевые растения, весьма специфическая группа живых организмов.

Культивирование растений отчасти напоминает выращивание животных. Вы никогда не задумывались, почему в качестве мяса человек употребляет в основном говядину, свинину и курятину? Почему ни в одной человеческой культуре основой рациона не служит мясо льва, антилопы, волка, медведя или змеи? Эти животные вполне съедобны, не хуже коровы или курицы. Ответ, очевидно, заключается в том, что мы едим мясо одомашненных животных, которых легче выращивать. Мясо медведя имеет прекрасный вкус, но выращивать медведей трудно. Аналогичным образом далеко не все растения поддаются интенсивному разведению.

Съедобных растений много, но большинство из них не удается культивировать в промышленном масштабе из-за их особенностей. Они остались дикими, как тигры и медведи. Вот собаки эволюционировали из волков и образовали новый вид животного, поскольку обнаружили, что жить в симбиозе с людьми легче и удобнее, чем самостоятельно бороться за выживание. В ходе эволюции возникло замечательное и взаимовыгодное сотрудничество: люди кормят собак и заботятся о них, а собаки защищают людей и дарят им свою привязанность. Некоторые растения избрали такую же эволюционную стратегию: они кормят человека, получая взамен защиту от насекомых, удобрения и, главное, возможность широчайшего распространения.