TV programa
 

Horoskopai
 
SEKITE MUS Registruotiems varototojams
Paieška
LIETUVAKOMENTARAIPASAULISKULTŪRAISTORIJALŽ REKOMENDUOJAEKONOMIKASPORTAS
Šeima ir sveikataPrie kavosŽmonėsGimtasis kraštasMokslas ir švietimasTrasaKelionėsKonkursaiNamų pasaulisGamtaAugintiniai
MOKSLAS IR ŠVIETIMAS

Ar ryžiai protingesni už žmones

2010 10 11 0:00
Ląstelės biofizikos laboratorijoje dr. V.Kisnierienės tyrimų objektas - žvaigždėtieji maurašakiai.
Petro Malūko nuotrauka

"Visa gyvybė mūsų žemėje turi bendrą prigimtį, kad ir apie ką šnekėtume - žmones, gyvūnus ar augalus. Aišku, evoliucija vyko skirtingomis kryptimis, tačiau negalime sakyti, kad, tarkim, gyvūnai protingesni už augalus. Tiek vieni, tiek kiti sprendžia jiems iškylančias problemas, ir dar didelis klausimas, kurie su problemomis susidoroja greičiau, protingiau, racionaliau", - mano biofizikė dr. Vilma Kisnierienė.

Rytiečiai pateikia gražų pavyzdį. Jei žmogus būtų ryžio grūdelis ir turėtų augti šaltoje žemėje po vandeniu, kažin ar jam netektų įveikti kur kas daugiau sunkumų. Taigi nereikia vienos gyvybės formos kelti aukščiau kitos. Visi turi bendrą dievišką kibirkštį.

Vilniaus universiteto (VU) mokslininkė prisiminė įdomų nutikimą. Savanoje ėmė kristi antilopės ir niekas negalėjo suprasti, kodėl. Pasirodo, antilopės, kai jų prisiveisia labai daug, nugraužia akacijų lapus. Tada akacijos likusiuose lapuose pradeda gaminti taninus, ir tos medžiagos koncentracija būna tokia didelė, kad antilopių kepenys neatlaiko. Negana to, informacija per azoto oksidus pasklinda nuo vieno augalo iki kito, ir nuskabytųjų akacijų kaimynės pradeda gaminti daug taninų.

Žalieji nervai

VU Gamtos mokslų fakultete nuo 1972 metų gyvuojančioje Ląstelės biofizikos laboratorijoje dr. V.Kisnierienė dirba dešimt metų. Biochemijos ir biofizikos katedros profesoriaus Osvaldo Rukšėno vadovaujama biofizikų grupė atlieka ir augalų elektrofiziologinius tyrimus, atgaivintus dr. Vidmanto Sakalausko. "Matuojame augalinių ląstelių, konkrečiai menturdumblių Nitellopsis obtusa, lietuviškai vadinamų žvaigždėtaisiais maurašakiais, elektrinius parametrus, - pasakojo biofizikė. - Šie tarpiniai augalai tarp vienaląsčių ir daugialąsčių yra labai patogus objektas elektrofiziologiniams tyrimams. Ląstelės didelės - nuo vieno iki kito bamblio gali būti penkiolikos, atskirais atvejais net dvidešimties centimetrų ilgio. Lengva prijungti prie elektrofiziologinės aparatūros, užregistruoti elektrinius potencialus, sukelti veikimo potencialą, kuris yra gyvūnų ir žmonių nervinio impulso atitikmuo."

Būtent dėl to žvaigždėtieji maurašakiai vadinami žaliaisiais nervais. Mokslininkai tiria įvairių cheminių medžiagų, aplinkos veiksnių poveikį jų elektriniams parametrams. Pavyzdžiui, acetilcholinas, gyvūnų ir žmonių organizmuose paplitęs neurotransmiteris, yra atsakingas už nervų ir raumenų jungtį. Pasirodo, jo aptinkama ir augaluose. Pamėginta ištirti, ar acetilcholinas veikia žvaigždėtojo maurašakio elektrinius parametrus. Gauti rezultatai patvirtino spėjimus.

"Per atliekamus eksperimentus pirmiausia bandome sukelti elektrinį signalą, - patikslino V.Kisnierienė. - Elektriniu būdu sugebame, o ar pavyks, pavyzdžiui, užpylus šalto vandens? Augalai reaguoja - iš karto generuoja veikimo potencialą. Ar jis toks pat kaip sukeltasis elektriniu būdu? Ar veikimo potencialas bus vienodas užpylus kurios nors cheminės medžiagos? Augalai sugeba perduoti informaciją elektriniais impulsais. Jie sklinda iš vienos ląstelės į kitą. Kaip kinta sklidimas, jei terpė šalta arba užpilama kokių nors žalingų cheminių medžiagų?"

Telefonu ar per mikrofoną

Dar daug neatsakytų klausimų. Nėra gerai žinoma, kaip vyksta augalų adaptyvios reakcijos, kai susidaro kenksmingos sąlygos jiems augti. Dar neaišku, kaip informacija, perduodama elektriniais signalais, yra koduojama ir suvokiama. Kokiu būdu augalai suvokia kaimynų per orą atsiųstas lakiąsias chemines medžiagas, pavyzdžiui, azoto oksidą ar etileną. Įdomi tema - augalų apdulkinimas. Žinome, kad augalai sugeba pritraukti vabzdžius išskirdami nektarą, o kai jau yra apdulkinti, nebėra prasmės jo gaminti. Dažniausiai apdulkintas augalas nustoja ir kvepėti.

"Kai pradėta lyginti žmonių, gyvūnų ir augalų genomus, paaiškėjo, kad labai daug kas sutampa. Ir nebūtinai ta rūšis, kuri turi daugiau genų, yra evoliuciškai labiau pažengusi, - pabrėžė mokslininkė. - Pavyzdžiui, tie patys ryžiai turi turbūt dvigubai daugiau genų nei žmogus. Jiems to reikia. Žmonės ir gyvūnai iš tikrųjų labai specializavosi."

Galimas toks palyginimas. Žmonių ir gyvūnų nervų sistemoje informacija sklinda tarsi telefonu - tiksliai iš vieno specifinio taško į kitą, neveikdama pašalinių audinių. Augaluose informacija perduodama visiems audiniams, per kuriuos veikimo potencialas sklinda, - kaip per mikrofoną, kai girdi visi aplinkui.

Giminės ir artimieji

Žmonės linkę primesti gamtai savo savybes, tačiau augalai vertina kitus dalykus. Pavyzdžiui, šviesos pokytį. Jiems ypač svarbi drėgmė. Augalai nuolat jaučia ir vertina gravitaciją. Kaip pasakojo V.Kisnierienė, yra net molekuliniai junginiai, kurie gali tą gravitaciją jausti, ir augalo šaknys auga reikalinga kryptimi. Jutiminis augalo gravitacijos įrankis - statolitai. Jei nukirpsime šaknies galiuką, kuriame jie yra, augalas jau nebeieškos geresnės vietos šaknytis, o nuolat augs tiesiai, visai nejausdamas gravitacinio lauko.

Augalai dažnai bendrauja per šaknis. Tiesiog jaučia vieni kitų šaknų išskirtas medžiagas. Šaknų pasaulyje, pasak mokslininkės, vyksta labai įdomūs procesai, tik jų dažniausiai nematome. Pavyzdžiui, yra toks augalas Cakila maritima, lietuviškai - pajūrinė stoklė. Jos giminaičiams nereikia konkuruoti dėl šviesos, nes pajūryje šviesos yra daug. Jie konkuruoja dėl drėgmės, tačiau iš tos pačios sėklos išaugusios dvi pajūrinės stoklės leidžia šaknis smėlyje ar žvyre taip, kad viena kitos drėgmės nepaimtų. Tarpusavyje nekonkuruoja, tačiau jei šalia atsirastų iš kitos sėklos ar net kitos rūšies augalas, stengtųsi apaugti jo šaknis, paveržti iš jo drėgmę.

Augalų jaučiami giminystės ryšiai - vienas naujausių atradimų.

Pernai botanikos mokslo žurnale "American Journal of Botany" buvo paskelbtas straipsnis apie augalų konkuravimą ir bendradarbiavimą. Pavyzdžiui, blyškiosios sprigės (lot. Impatiens pallida), augančios turtinguose, drėgnuose dirvožemiuose ir pas mus, turi konkuruoti dėl šviesos. Vienas augalas su kitu sugeba kontaktuoti požeminiais signalais - per šaknis išskiriamas chemines medžiagas. Pasikeitus informacija, prasideda antžeminiai veiksmai. Augalas stengiasi išauginti kuo didesnius lapus ir užstoti šviesą ne savo giminaičiams, iš kitos genetinės medžiagos išaugusiems augalams. Jei pasitaikys du giminaičiai, jų šakos augs truputėlį į šonus - taip, kad neužstotų vienas kitam šviesos, o svetimuosius pasistengs nustelbti.

Sėsliųjų strategija

"Gyvūnai pabėga nuo pavojaus, o augalai yra sėslūs. Jiems būtina kitokia prisitaikymo prie aplinkos strategija. Norėdami apsiginti ir išlikti, augalai nusuka šaknis ar šakas, pradeda sintetinti įvairias chemines medžiagas, - sakė tyrėja. - Augalai yra tarsi didelės cheminės mašinos ir jų gynybinis potencialas - išskiriamos cheminės medžiagos."

Vis dėlto augalai gali ir judėti. Pavyzdžiui, fosforo neturtinguose dirvožemiuose augantis jautrusis musėkautas (lot. Dionaea muscipula), gaudo vabzdžius ir jais minta. Šiuo atveju, kaip pabrėžė V.Kisnierienė, yra du svarbūs dalykai. Pirmiausia - elektriniai signalai, žmonių ir gyvūnų nervų sistemos pagrindas, ir tų elektrinių impulsų valdymas, nes, pavyzdžiui, musei nutūpus ant jautriojo musėkauto lapo, elektriniai signalai reguliuoja susiglaudimo procesą. Kitas dalykas - atminties užuominos. Augalas susiglaudžia, jei sujudinus lapo jautrųjį plaukelį po mažiau nei 20 sekundžių sujudinamas dar vienas. Vadinasi, augalas turi atsiminti pirmojo plaukelio pajudinimo poveikį. Jei pajudinus vieną plaukelį daugiau nieko neįvyko, tas poveikis praėjus šiek tiek laiko išmetamas iš atminties.

Žmonės išmeta iš atminties daug dalykų. Kam augalui to reikia? Tarkim, užkrito atsitiktinė smėlio dulkė ar lietaus lašas ne tokiu dažniu kaip ropoja musė. Augalui kaskart uždaryti savąją gaudyklę reikėtų labai daug energijos išteklių. Neapsimoka. Vadinasi, jis turi būti tikras, kad pakliuvo grobis. Jo maistas. Tada vyksta vadinamieji turgoro pokyčiai - į gaudyklę priteka vandens, įtempiančio augalo ląstelių sieneles. Lapas susiglaudžia.

Vabzdžiaėdžių vabalų yra nemažai ir kiekvienas savaip prisitaikęs pačiupti grobį - gauti iš aplinkos fosforo, kurio nėra dirvožemyje.

O štai toks augalas kaip mimoza sugeba apsimesti negyvas. Paliestas ar pakaitintas liepsnele, patiria stresą, praranda savo turgorą, paprasčiau tariant, suglemba. Atrodo tarsi nuvytęs, o po tam tikro laiko vėl atsigauna. Tokia yra gynybinė reakcija, taip pat valdoma elektrinių signalų. Būtent jie reguliuoja turgoro procesus. Kiekvienu lapu sklinda elektrinis signalas, tas augalų nervinis impulsas, tik jis kur kas lėtesnis nei gyvūnų ar žmonių.

Augalų raidos skalė yra per lėta, kad žmogaus akis gebėtų pamatyti. Kai atsirado galimybė filmuoti ir fiksuoti bent vieno kadro kas dešimt minučių intervalu, pasidarė akivaizdu, pavyzdžiui, kad augalo šaknis auga ne tiesiai, kaip įsivaizduotume, o juda tarsi kirmėlė. Ieško, kur geriausios vietos šaknytis. Taip pat aiškiai matyti, kaip auga agurkas ar ieško atramos žirnis. Jie gali judėti, keisti savo vietą dėl to paties turgoro pokyčių.

Ar mimozai skauda?

"Augalų protą suprantame kaip gebėjimą prisitaikyti prie aplinkos sąlygų, numatyti jas, gauti naudos iš ankstesnės patirties, rasti teisingą sau sprendimą. Augalai neauga bet kaip. Jie auga tikslingai, tolyn nuo nepatogių vietų, suka lapus į šviesą, - kalbėjo V.Kisnierienė. - Augalai sugeba padaryti daug dalykų. Naudojasi chemine, genetine informacija. Elektriniai signalai - vienas būdų perduoti ir saugoti informaciją. Anksčiau manyta, kad lėtiems augalams jie nereikalingi ir nebūdingi, nes per greiti. Kai pradėta registruoti elektrinius signalus, paaiškėjo, kad ir agurkai, ir medžiai, ir kita augmenija turi membraninį potencialą, reaguoja į stresinius aplinkos pokyčius, generuodami veikimo potencialus."

Elektrinis signalų perdavimo būdas ir būtų augalų neurobiologinis pagrindas. Įvairios molekulės, būdingos gyvūnų nervų sistemai, aptinkamos ir augaluose. Taip pat galime kalbėti apie augalų jutiminį pagrindą. Augalai nėra nejautrūs. Jie reaguoja į daugelį aplinkos parametrų.

Kaip atskleidė ir anksčiau pateiktas mimozos pavyzdys, augalai visada reaguoja į pažeidas tam tikrais signalais. Mokslininkai mano, tačiau dar neįrodyta, kad augalai gali gebėti save anestezuoti. Etilenas, seniau naudotas ir žmogaus anestezijai, labai dažnai išskiriamas kaip augalų hormonas jiems patiriant stresą. Vadinasi, gali atlikti ir augalų anestetinę funkciją.

Vis dėlto nereikėtų suprasti, kaip pabrėžė mokslininkė, labai tiesmukai, kad augalai turi nervų sistemą. Taip nėra. Jiems būdingas tam tikras elgesys, elektrinis signalų perdavimo būdas. Jie sugeba spręsti iškylančias problemas. Turi informacinį tinklą. Visą informaciją, kurią gauna iš aplinkos ir kuri vyksta augalo viduje, sugeba sisteminti, laikyti, panaudoti, suderinti signalus, ateinančius iš išorės, iš vidaus ir tarp ląstelių.

Pavyzdžiui, bešaknis, belapis parazitinis augalas brantas (lot. Cuscuta sp.), pažįstamas ir mūsų agronomams, dauginasi sėklomis ir stiebo dalimis, kai patenka ant kokio nors augalo maitintojo. Iš sėklos išdygęs brantas juda sukamaisiais judesiais, ieškodamas, už ko užsikabinti. Įdomiausia, kad apsiveja ir savo siurbtukais prisitvirtina ne prie bet ko. Moksliniais tyrimais įrodyta, kad pasirenka maitintoju augalą, kuris yra stiprus. Tuos, kurie jo neišmaitins, sunyks kartu su juo, sugeba apeiti. Į juos nesikabina. Neapsimoka.

Augalai sugeba keistis informacija ir su bakterijomis ant šaknų. Jiems reikia žinoti, kiek simbiotinių bakterijų gali augti, kad ir vieniems, ir kitiems būtų gerai. Kai tam tikri patogenai pažeidžia augalų lapus, pradedamos sintetinti atitinkamos cheminės medžiagos. Jei po kurio laiko patogenai vėl puola, gynybinės medžiagos pradedamos sintetinti kur kas greičiau ir didesniu kiekiu. Vadinasi, ankstesnė informacija buvo išsaugota atmintyje.

Miegodami augalai negamina maistinių medžiagų, užveria žioteles, tačiau kvėpuoja. Jiems, kaip ir žmonėms, būtinas poilsis. Kai trukdomas miegas, kaip parodė japonų atlikti pupinių šeimos augalų tyrimai, jie tiesiog sunyksta. Mokslininkams taip pat pavyko išskirti tam tikras chemines medžiagas, reguliuojančias augalų miego procesus. Jų koncentracija nedidelė, tačiau kiekviena augalų rūšis turi tik jai būdingas. Kitoms rūšims kad ir didelė koncentracija būtų neveiksminga.

Yra žinoma, kad žmogaus miego procesus reguliuoja vadinamieji cirkadiniai ritmai. Paprastai tariant, dieną esame budrūs, o naktį miegame. Žmonių natūraliai egzistuojančius cirkadinius ritmus užgožia kasdienė veikla, gyvenimo tempas. Augalų cirkadinis laikrodis kur kas ryškesnis - jie labiau priklauso nuo šviesos, paros režimo. Galiausiai, kaip pasakojo biofizikė, žmogaus miegą reguliuojantis hormonas melatoninas aptinkamas ir augaluose. Taigi vėl kalbame apie bendrą gyvybės pradą, panašius raidos dėsnius, bendras chemines molekules.

DALINKIS:
0
0
SPAUSDINTI
MOKSLAS IR ŠVIETIMAS
Rubrikos: Informacija:
AugintiniaiEkonomikaFutbolasGamtaĮkainiai
Gimtasis kraštasIstorijaJurgos virtuvėKelionėsInfoblokai
KomentaraiKonkursaiKovos menaiKrepšinisReklaminiai priedai
KultūraLengvoji atletikaLietuvaLŽ rekomenduojaPrenumerata
Mokslas ir švietimasNamų pasaulisPasaulisPrie kavosKontaktai
SportasŠeima ir sveikataTrasaŽmonėsKarjera
Visos teisės saugomos © 2013-2016 UAB "Lietuvos žinios"