Почему можно сказать, что растения «видят»

Говорить о том, что растения «видят», — это поэтическая вольность. Очевидно, что у них нет сетчатки, глаз или мозга, а значит, у них нет того вида зрения, который мы приписываем другим организмам. «Однако давайте рассмотрим широкое определение термина «зрение» — то, согласно которому это способность организма улавливать свет из окружающей среды, преобразовывать его в биологические сигналы и интерпретировать их для того, чтобы составить полезное представление об окружающем мире. В этом смысле мы могли бы прийти к выводу, что растения «видят». Как фотосинтезирующие организмы, растения способны поглощать и использовать свет с необычайной изощренностью и эффективностью. Но для них свет — это не только энергия, питающая фотосинтез, но и информация. Свет — это важнейший сигнал окружающей среды о смене дня и ночи, о том, окружены ли они конкурентами, когда им следует прорастать, открывать устьица или в какой момент лучше зацвести, среди прочего. Ключ к этому восприятию — в фоторецепторах, биомолекулах, которые работают как датчики, способные поглощать свет и преобразовывать эту физическую информацию в биологические реакции. «Сегодня известно, что растения обладают фоторецепторами, специализированными на интерпретации световой информации, связанной с отдельными диапазонами электромагнитного излучения. Это означает, что они способны интерпретировать спектральные характеристики света, то есть «воспринимают цвета». «Например, фитохромы специализируются на восприятии света в красной области — длины волн от 600 до 700 нм — и в области дальнего красного — от 700 до 800 нм, что находится чуть за пределами диапазона видимого для человека света». Между тем криптохромы, фототропины и рецепторы УФ-В чувствительны к синему и ультрафиолетовому свету. Фоторецепторы у растений не находятся в организованных структурах, а встречаются в самых разных типах клеток, которые можно найти во всех органах. «Фитохромы, обширное семейство фоторецепторов, относятся к числу наиболее хорошо изученных. Это белки, связанные с своего рода «антенной» (хромофором), способной поглощать фотоны в красной и дальней красной области (примерно от 600 до 800 нм). Свет модулирует активность фоторецептора, вызывая изменения в конформации белка. «Известно, что фитохромы существуют в двух взаимопревращаемых формах: Pr, поглощающей красный свет, и Pfr, поглощающей свет дальнего красного диапазона. Красный свет превращает Pr в Pfr, активную форму; дальний красный свет способствует обратному процессу. «Когда фитохром находится в активной форме, или Pfr, он может перемещаться из цитоплазмы в ядро клетки. Оказавшись там, он активирует или подавляет экспрессию сложной сети генов, контролирующих программы развития. «Таким образом, он действует как обратимый переключатель, сообщающий растению о спектральном составе окружающего света. Этот механизм действия очень хорошо иллюстрирует общее функционирование всех известных фоторецепторов у растений. «Один из самых увлекательных аспектов заключается в том, что растения могут обнаруживать соседние растения по степени затенения, используя фитохромы в качестве датчиков. Они достигают этого, измеряя соотношение между красным светом и дальним красным светом. Прямой солнечный свет содержит оба вида, но листья поглощают много красного света для фотосинтеза и пропускают или отражают больше дальнего красного света. «Таким образом, когда растение воспринимает падение соотношения красного к дальнему красному, оно интерпретирует это как наличие других растений поблизости. Это восприятие окружающей среды активирует так называемый синдром избегания тени. Растение меняет свою архитектуру: удлиняет стебли, изменяет ориентацию листьев и уменьшает ветвление. Оно не «думает», но принимает решения о своем развитии. Его тело реорганизуется, чтобы достичь света раньше или лучше, чем его конкуренты. «Эта способность имеет огромные последствия для сельского хозяйства. Например, в густой культуре растения тратят слишком много энергии на борьбу за свет, вместо того чтобы производить семена, плоды или полезную биомассу». Поэтому понимание принципа работы фоторецепторов помогает выбирать сорта, более устойчивые к затенению, способные расти в условиях высокой плотности посадки без чрезмерной активации реакций адаптации. «Кроме того, свет, воздействуя на фоторецепторы, регулирует внутренние биологические ритмы многих видов. Изменение соотношения красного и дальнего красного света при переходе от света к темноте может восприниматься фитохромами, что позволяет растениям измерять относительную продолжительность дня и ночи. Благодаря этому некоторые виды зацветают, когда дни удлиняются, другие — когда они укорачиваются. Таким образом, они приспосабливают свой жизненный цикл к наиболее благоприятному сезону. Цветение — ключевой момент их жизненного цикла, и его успех во многом зависит от правильной интерпретации того, какие условия окружающей среды являются наиболее благоприятными. «Если эта статья дошла до вас, я надеюсь, что она помогла вам «увидеть» растения по-другому, скажем так, «другими глазами». Возможно, теперь вы думаете, что они — нечто большее, чем пассивные организмы, подверженные воздействию солнца. Растения исследуют свое световое окружение, сравнивают сигналы, предвидят конкуренцию и корректируют свое развитие. Они способны воспринимать мир цветов, невидимый для нашего повседневного опыта. Для них каждый рассвет приносит не только энергию: он приносит инструкцию по эксплуатации». Антонио Э. Энсина Гарсия, сотрудник Отдела физиологии растений и профессор Университета Леона, Испания».