Коснитесь листа мимозы стыдливой — он сложится за одну-две секунды. Коснитесь ещё раз, и ещё: через полтора-два десятка прикосновений лист перестанет отвечать. Дайте растению постоять в покое — способность вернётся.
Похоже на утомление, но это не оно. Различие между истощением ресурса и отказом отвечать на конкретный раздражитель и составляет предмет этой статьи.
Память мимозы
Складывание листа — не вялое обмякание, а работа. В основании каждого листочка есть подушечка из моторных клеток; по сигналу они выбрасывают ионы, за ионами уходит вода, клетки теряют упругость — и листочек падает. Сигнал бежит по растению как потенциал действия: та же по сути электрическая волна, какой пользуется наш нерв, только медленнее и без нерва как органа.
Почему же повторение гасит ответ? Если растение просто исчерпало ресурс, это утомление. Если оно перестало отвечать именно на этот раздражитель, потому что тот оказался безобидным, — это привыкание, простейшая форма научения, которую изучают у животных.
Отличить одно от другого можно одним ходом: сменить раздражитель. Уставшее растение не ответит ни на что. Привыкшее — ответит на новое.
Именно так поставила опыт Моника Гальяно в 2014 году. Мимозы роняли с небольшой высоты в мягкой каретке — безвредно, но неожиданно. Сначала листья складывались при каждом падении, потом перестали. А когда растения встряхнули — то есть подали другой раздражитель, — листья сложились как ни в чём не бывало. Значит, ресурс был на месте: растение не выдохлось, оно перестало реагировать на конкретную помеху.
Дальше выяснилось то, что удивило и авторов: навык держался до 28 дней. У многих насекомых память о привыкании живёт меньше. И растения, росшие в скудном свете, — те, кому каждое лишнее складывание листа обходится дороже, — переставали реагировать быстрее и помнили дольше.
Где именно хранится этот след, никто не знает. Ни нейронов, ни синапсов у мимозы нет.
Различение раздражителей
В том же опыте Гальяно есть второй результат, который легко упустить: растение отличило падение от встряхивания. Значит, угасание ответа было привязано к определённому воздействию, а не ко всякому вообще. Простое привыкание уже требует различать «что именно со мной происходит».
Насколько далеко заходит это различение — вопрос открытый, и здесь начинается поле, где результаты есть, а согласия нет.
Твёрдо известно, что на уровне сигнала растение различает характер воздействия. Электрофизиология растений давно разделяет два типа волн: потенциал действия, который бежит после лёгкого механического раздражения, и потенциал повреждения, возникающий при ожоге или ранении. Они распространяются с разной скоростью, затухают по-разному и включают разные ответы — от складывания листа до выработки защитных веществ.
Гораздо дальше идёт заявка на ассоциативное научение. В 2016 году группа Гальяно сообщила, что растения гороха связывают дуновение вентилятора с направлением света и начинают тянуться к вентилятору — то есть ведут себя как собака Павлова. В 2020 году независимая попытка воспроизвести этот опыт результата не подтвердила. Спор продолжается: обсуждают и условия постановки, и статистику, и то, какой контроль здесь достаточен.
Так это и стоит держать в голове: привыкание и различение раздражителей у мимозы — измеренные факты; ассоциативное научение у растений — заявка, которую пока не удалось воспроизвести. Разница между этими двумя строчками и есть разница между результатом и гипотезой.
Счёт у венериной мухоловки
У венериной мухоловки (Dionaea muscipula) удержание следа устроено сложнее. Внутри её ловушки стоят чувствительные волоски. Одно касание — ничего не происходит. Второе в течение примерно двадцати секунд — и створки схлопываются за долю секунды.
То есть между первым и вторым касанием растение хранит след первого и складывает его со вторым. Иначе не отличить муху, которая ползает внутри, от упавшей песчинки: захлопываться на каждую пылинку слишком дорого, ловушка открывается обратно долго.
Счёт на этом не заканчивается. Дальнейшие касания добычи, бьющейся в закрытой ловушке, учитываются тоже: примерно к пятому включаются гены пищеварения, ловушка начинает выделять ферменты и качать натрий. Йенс Бём с коллегами показали это в 2016 году, пересчитав потенциалы действия.
Растение ведёт счёт. Где хранится число и что играет роль счётчика — предположения есть (речь идёт о концентрации кальция в клетках, которая нарастает от каждого потенциала и медленно спадает), но окончательного ответа нет. Тем более неизвестно, как счёт устроен у мимозы, где след живёт не двадцать секунд, а недели.
Положение дел здесь обычное для науки: явление измерено, механизм открыт не до конца.
Действие анестетиков
Ещё в 1878 году Клод Бернар накрыл мимозу колпаком с парами эфира. Растение перестало отвечать на прикосновения — «уснуло». Проветрили — очнулось, невредимое. Бернар сделал вывод, который до сих пор никто не опроверг: раз наркоз действует и на растение, значит он берёт что-то общее для всего живого, а не нервную систему как таковую.
В 2018 году это проверили современными приборами. Эфир и лидокаин остановили движения мимозы, росянки и гороховых усиков; у мухоловки анестетик блокировал сами потенциалы действия — ловушка переставала захлопываться даже от прямого касания волосков. После проветривания всё возвращалось.
Растения — не исключение, а часть общей картины. Анестетики действуют почти на всё дерево жизни: на инфузорию, у которой одна клетка, на растения, у которых нет нервов, на насекомых, на человека. И сила наркоза у самых разных веществ предсказывается не их химическим сходством, а растворимостью в жирах — это заметили Мейер и Овертон ещё на рубеже XIX и XX веков.
Вещества между собой не похожи: благородный газ ксенон, эфир, хлороформ, стероид. Общего у них — почти ничего, кроме способности уходить в жировую среду. И одинаковый итог у существ, разошедшихся на эволюционном дереве миллиард лет назад.
Мишень анестетиков
Единого объяснения нет. Ниже — две основные позиции.
Мембранное объяснение. Анестетики связываются с определёнными белками в мембране клетки — ионными каналами и рецепторами — и меняют их работу. Объяснение основательное: для многих анестетиков мишени найдены и измерены. Слабое место — оно плохо объясняет, почему вещества настолько разные дают одинаковый эффект и почему он так точно предсказывается растворимостью в жирах.
Микротрубочки. Стюарт Хамерофф и Роджер Пенроуз указывают на другую мишень: микротрубочки — белковые трубки внутреннего каркаса клетки, которые есть и у инфузории, и у растения, и у нейрона. В их гипотезе (Orch OR) анестетики гасят квантовые процессы внутри микротрубочек, и именно с этими процессами связано сознание. Это позиция меньшинства, но выдвинута она всерьёз и, что важнее, проверяема: если мишень — микротрубочки, то вещества, стабилизирующие их, должны мешать наркозу. Такие опыты ставят.
Итог на сегодня таков: одинаковое действие анестетиков на всё живое — измеренный факт, его причина не установлена. Стоит оговорить и то, чего отсюда не следует. Из того, что эфир останавливает и мимозу, и человека, не следует, что мимоза что-то чувствует. Общий выключатель не доказывает общего содержания.
Опыты Боше с металлами
Джагадиш Чандра Боше первым стал измерять отклик растений точными приборами — и в этой части его работа выдержала проверку временем. Крескограф, которым он ловил рост, электрические ответы растений на раздражение — всё это воспроизводится и сегодня изучается.
Той же логикой он пошёл дальше. В докладе 1901 года и книге 1902 года он показывал кривые отклика у кусков металла: ответ слабел от повторения и восстанавливался после отдыха, «яды» и «стимуляторы» его меняли. Боше назвал это universal fatigue — всеобщая усталость — и заключил, что граница между живым и неживым проведена нами, а не природой.
Эту часть никто не воспроизвёл. Подтверждающих работ не существует, ни физиология, ни материаловедение понятия «всеобщая усталость» не приняли. Сегодня его металлические кривые объясняют электрохимией и физикой самого измерения: контактной разностью потенциалов, поляризацией электродов, оксидными плёнками, тепловым дрейфом. Прибор писал настоящий сигнал — о состоянии контакта, а не о самочувствии олова.
В добросовестности Боше сомневаться нет оснований, как и в его мастерстве экспериментатора: он измерял то, чего не умели измерять другие. Ошибка была не в цели и не в аккуратности, а в этаже природы — он искал свойство вещества там, где работала физика его собственного прибора.
Отдельно стоит различить два значения слова «усталость». Применительно к металлу оно занято раньше: в 1870 году Август Вёлер назвал так накопление микроповреждений под повторяющейся нагрузкой — то, из-за чего ломаются оси вагонов и лопатки турбин. Та усталость требует десятков тысяч циклов, необратима и кончается трещиной. С «усталостью» Боше у неё общего только слово.
Опыт: привыкание мимозы
Понадобится живая мимоза стыдливая (продаётся как комнатное растение), секундомер и лист бумаги. Растение должно постоять в покое хотя бы полчаса.
1. Порог. Коснитесь кончика листочка и засеките, за сколько он сложится и за сколько раскроется обратно. Раскрытие медленное — от нескольких минут до получаса; это и есть цена ложной тревоги для растения.
2. Серия. Касайтесь одного и того же листа каждые десять секунд, отмечая после каждого касания: сложился или нет. Ведите таблицу. Через полтора-два десятка касаний ответы начнут пропадать.
3. Контроль — самая важная часть. Когда лист перестал отвечать на прикосновение, подайте другой раздражитель: слегка встряхните горшок или подуйте на лист. Смотрите внимательно.
- Ответил — значит ресурс на месте, и вы наблюдали привыкание.
- Не ответил ни на что — вы наблюдали утомление, и это тоже результат, просто другой.
4. Проверьте себя, а не только растение. Прежде чем делать вывод, убедитесь, что менялось растение, а не вы: не стали ли касания к концу серии слабее? Попросите второго человека продолжить с того места, где вы остановились. Если ответы вернулись при смене руки — вы измеряли собственную руку.
5. Память. Вернитесь к тому же листу через день и через неделю, повторив серию. Сколько касаний ему теперь нужно, чтобы перестать отвечать: столько же, больше или меньше?
Занесите результат в форму — накопленные наблюдения показывают разброс между растениями и условиями, а один опыт этого не показывает.
Про наркоз дома — нет. Опыты с эфиром и хлороформом проводят в лаборатории, с вытяжкой и по правилам: это летучие, огнеопасные и небезобидные для человека вещества. Читать о них интересно, повторять на кухне нельзя.
Вопросы для обсуждения
-
Почему смена раздражителя отличает привыкание от утомления? Придумайте третье объяснение угасания ответа и предложите проверку, которая его отсеет.
-
Мухоловке нужно два касания за двадцать секунд. Что теряет растение, захлопываясь от каждой пылинки, и что теряет, если порог поставить ещё выше?
-
Мимоза помнит привыкание неделями, не имея ни нейронов, ни синапсов. Какими способами вообще можно хранить след события в живой ткани?
-
Анестетики действуют и на инфузорию, и на растение, и на человека, а сила их предсказывается растворимостью в жирах. Что это говорит о том, где находится их мишень?
-
Заявка на ассоциативное научение у растений не подтвердилась при независимой проверке. Означает ли это, что явления нет? Чем «не воспроизвели» отличается от «опровергли»?
-
Боше рассуждал по аналогии: у растения отклик угасает и восстанавливается, у металла тоже — значит, природа одна. Аналогия подвела. Как отличить плодотворную аналогию от ложной до того, как её проверят?
👉 Связь: Привыкание мимозы: память или усталость? — тот же опыт Гальяно подробнее, с недельными сериями и разбором памяти
👉 Связь: Насекомоядные растения — как устроены ловушки и чем платит растение за охоту
👉 Связь: Электрофизиология растений: нервная система без нервов — потенциалы действия у растения и приборы, которыми их ловят