Растения умнее, чем мы думали?

Растения способны принимать сложные решения. К такому выводу пришли ученые из Центра экологических исследований им. Гельмгольца (UFZ) и Гёттингенского университета, исследуя барбарис обыкновенный (Berberis vulgaris). Это растение способно абортировать собственные семена, чтобы предотвратить заражение паразитами. Результаты являются первым экологическим доказательством сложного поведения у растений. Они указывают, что этот вид обладает структурной памятью, способен различать внутренние и внешние условия, а также предвидеть будущие риски. Об этом ученые пишут в авторитетном журнале American Naturalist.

Барбарис обыкновенный — кустарник, распространенный в Европе. Ученые сравнили его с близкородственным видом — магонией падуболистной (Mahonia aquifolium), завезенной в Европу из Северной Америки, и обнаружили разительную разницу в заражении паразитами. «Высокоспециализированный вид плодовой мухи-пестрокрылки, чьи личинки питаются семенами местного барбариса, имел десятикратно более высокую плотность популяции на новом растении-хозяине — магонии», — сообщает биолог UFZ доктор Харальд Ауге.

Это заставило ученых пристальнее изучить семена барбариса. Было собрано около 2000 ягод из разных регионов Германии. Их проверили на наличие проколов, а затем вскрыли, чтобы исследовать заражение личинками плодовой мухи Rhagoletis meigenii. Этот паразит прокалывает ягоды, чтобы отложить внутрь яйца. Если личинка развивается, она часто съедает все семена в ягоде. Особенность барбариса в том, что каждая ягода обычно содержит два семени, и растение может остановить развитие семян, чтобы сэкономить ресурсы. Этот же механизм используется для защиты от мухи. Если семя заражено паразитом, развивающаяся личинка позже съест оба семени. Но если растение абортирует зараженное семя, паразит в нем погибнет, и второе семя в ягоде будет спасено.

Анализ семян привел к неожиданному открытию: «Семена в зараженных плодах абортируются не всегда, это зависит от того, сколько семян находится в ягоде», — объясняет доктор Катрин М. Мейер. Если зараженная ягода содержит два семени, то в 75% случаев растение абортирует зараженное семя, чтобы спасти второе, целое. Однако если зараженная ягода содержит только одно семя, растение абортирует его лишь в 5% случаев.

Данные полевых исследований были заложены в компьютерную модель, которая дала убедительную картину. С помощью расчетов на модели ученые показали, как растения, подверженные стрессу от заражения паразитами, реагируют совершенно иначе, чем растения без стресса. «Если барбарис абортирует ягоду с одним зараженным семенем, то весь плод будет потерян. Вместо этого он, кажется, "рассчитывает" на то, что личинка может погибнуть естественным путем, что возможно. Небольшие шансы лучше, чем никаких», — поясняет доктор Ханс-Херманн Тульке из UFZ. «Такое упреждающее поведение, при котором взвешиваются anticipated потери и внешние условия, очень удивило нас. Таким образом, посыл нашего исследования в том, что растительный интеллект входит в сферу экологической возможности».

Однако как барбарис понимает, что его ждет после того, как муха проколола ягоду? До сих пор неясно, как растение обрабатывает информацию и как такое сложное поведение могло развиться в ходе эволюции. Близкородственная барбарису магония живет в Европе около 200 лет с риском заражения плодовой мухой, но не выработала сопоставимой защитной стратегии. Эти новые данные проливают свет на недооцененные способности растений и одновременно поднимают множество новых вопросов.