Правда ли, что запах скошенной травы — это «крик» растений о боли?

В интернете популярно мнение, будто запах скошенной травы — это буквально «крик о помощи», который то ли предупреждает другие растения об опасности, то ли привлекает гусениц и прочих насекомых. Мы решили проверить, насколько обоснованно такое утверждение.

В СМИ, на научно-популярных сайтах и среди интернет-пользователей распространено несколько точек зрения на то, как можно интерпретировать запах скошенной травы. Например, паблики в «Дзене» пишут, что так растение «буквально кричит от боли и зовёт на помощь», а авторы заметки на сайте телеканала «Рен-ТВ» используют сравнение с сигналом SOS. В разных источниках его адресатами называют насекомых и другие растения. «Хотя человеческому уху эти звуки не слышны, секретный голос растений показал, что огурцы кричат, когда их режут, а цветы скулят, когда их листья обрывают» — утверждает портал Hi-News, добавляя, что растения могут даже «слышать, когда кого-то из их сородичей едят».

Любой запах — это присутствие в воздухе летучих органических соединений, которые люди и животные обнаруживают благодаря обонятельным рецепторам. Когда траву срезают или повреждают, происходит целая цепь химических реакций. Вначале выделяется фермент липоксигеназа, впоследствии образующий линолевые и линоленовые кислоты. Под воздействием кислорода эти вещества преобразуются в ненасыщенные альдегиды гексаналь и цис-3-гексаналь — неустойчивые соединения, которые быстро распадаются на спирт цис-3-гексенол и альдегид 2E-гексаналь. Их вместе с эфирными веществами называют летучими веществами зелёного листа (GLV). 

Спекулятивных рассуждений о том, что растения якобы чувствуют боль, настолько много, что учёным приходится проводить эксперименты, чтобы их опровергнуть. Международная группа исследователей в 2021 году опубликовала разбор 12 основных тезисов о наличии у растений сознания: например, что каждая живая клетка имеет сознание, что растения могут адаптироваться к окружающей среде, что они имеют общий «командный центр» в корне и т. д. Выяснилось, что все эти утверждения основаны на некорректной интерпретации научных данных. Эксперименты показывают: а) растениям несвойственно упреждающее поведение, обязательное при наличии сознания; б) электрофизиологические сигналы у них выполняют исключительно непосредственные физиологические функции и не используются для обработки информации; в) растения неспособны к классическому павловскому обусловливанию, то есть формированию условно-рефлекторной реакции, при которой безусловный стимул (например, еда) сочетается с нейтральным стимулом (например, звуком колокольчика), пока нейтральный стимул не перейдёт в категорию условных. Иными словами, сознания, аналогичного человеческому, у растений нет. Следовательно, ни «кричать от боли», ни «звать на помощь», ни «передавать сигнал SOS» они в принципе не могут.

Однако некоторые эволюционные механизмы, которые не демонстрируют наличие сознания, но показывают некое групповое взаимодействие, у растений всё-таки есть. Так, например, африканские виды акации научились защищаться от жирафов и других травоядных животных. При повреждении участка кроны дерево резко повышает в соке соседних листьев содержание танинов — вяжущих веществ, придающих горький вкус, например, чаю. Как указывает Университет Маккуори (Австралия), сенегальская акация может всего за две минуты увеличить концентрацию танинов в листьях на 70%. Такие горькие листья становятся не только невкусными, но и опасными для жизни травоядных — в частности, описаны случаи смертельного отравлениями антилоп куду, питающихся этой акацией. Более того, дерево в той же ситуации передаёт сигнал соседним растениям, выделяя этилен. Другие акации в окрестности тут же начинают «защищаться» и тоже повышают концентрацию танинов в листьях. Однако и жираф в этой ситуации эволюционировал — поэтому, почувствовав горький вкус листьев на одном дереве, животное не переходит к соседнему, а перемещается примерно на 100 м (в таком радиусе распространяется этиленовый сигнал) и только затем приступает к следующей трапезе.

Существуют и более сложные системы взаимодействия, основанные на запахах. Так, в 2013 году группа учёных из Техасского университета A&M обнаружила и описала механизм, позволяющий кукурузе защищаться от насекомых, например гусениц. Уже упомянутая липоксигеназа, а также жасмоновая кислота и другие GLV при выделении из повреждённого листа кукурузы привлекают паразитических ос вида Cotesia marginiventris. Особенность этих насекомых заключается в том, что свои яйца они откладывают прямо в тело гусеницы. Выделение GLV осы считывают как сигнал, что гусеница прямо сейчас ест растение. Так насекомые получают возможность найти подходящий объект для реализации репродуктивной функции, а растения сберегают часть листьев. То, что ос привлекает именно выделение различных веществ при повреждении листьев, учёные доказали с помощью эксперимента: они удалили из генома кукурузы фрагменты, отвечающие за выработку жасмоновой кислоты и летучих веществ зелёных листьев, и высадили модифицированные растения на экспериментальный участок. Даже будучи повреждёнными гусеницами, они были проигнорированы насекомыми. 

Оказалось, что сигнал от растений улавливают и осы-гиперпаразиты (то есть паразитирующие на других паразитах) вида Lysibia nana. По запахам, исходящим от растения и от поедающей его гусеницы, они могут определить, есть ли внутри этой гусеницы яйца ос вида Cotesia marginiventris. Если запахи не свидетельствуют, что оса-паразит уже отложила свои яйца в тело гусеницы, оса-гиперпаразит её игнорирует, в противном случае размещает свои яйца внутри кладки паразита.

Молекулярные биологи из Сайтамского университета (Япония) обнаружили ещё один (не связанный с запахами) механизм передачи сигнала об опасности внутри одного растения. Их подопытным стала резуховидка Таля, небольшое растение из семейства капустных. Учёные повреждали листья ножницами или натравливали на них гусениц. Оказалось, что остальные части растения получали сигнал, передаваемый с помощью резкого повышения уровня кальция в клеточном пространстве. Скорость передачи сигнала составила примерно 1 мм/с, что намного быстрее, чем протекала бы обычная клеточная диффузия. На ускоренной записи эксперимента хорошо видна работа этой системы тревоги.

Хотя на первый взгляд такой сигнал тревоги и кажется довольно бессмысленным (ведь у растений нет возможности избежать атаки), на самом деле это не так. Та же самая жасмоновая кислота при повреждении запускает синтез инсектицидных соединений и белков, которые блокируют у травоядных пищеварительные ферменты, то есть буквально делают остальные листья менее привлекательными для травоядных.

Во всех описанных выше экспериментах в качестве подопытного растения выступает всего один вид. Однако жасмоновая кислота и её производные — жасмонаты — есть в организмах подавляющего большинства растений, где выполняют роль, аналогичную функции гормонов у человека. Поэтому результаты исследований можно экстраполировать и на обычную газонную траву.

Таким образом, запах повреждённых растений, в том числе во время их скашивания, имеет несколько функций. Выделяемые при этом вещества могут привлекать ос-паразитов, откладывающих свои яйца в тела гусениц, делать листья невкусными или даже ядовитыми для травоядных животных. Однако никакой боли растение не испытывает, а посылаемый сигнал — реакция не сознательная, а рефлекторная. Поэтому, хотя запах скошенной травы и участвует в сложной системе защиты и противостояния, ни осознанного крика боли, ни зова на помощь в нём нет.

Изображение на обложке: Image by Salyasin from Pixabay