Rastlinná ríša je oveľa zaujímavejšia, ako by sa nám zdalo. Sprevádza ich povesť nepohyblivých organizmov, ktoré nič nevnímajú a nič necítia. Zdá sa, že rastliny zaznávame, akoby - v ľudskom ponímaní - ani nežili. V poslednom čase však zisťujeme, že rastliny podceňujeme. Sú veľmi aktívne a vnímavé. Cítia bolesť a vnímajú stres. Možno je to viac či menej kontroverzné tvrdenie, ale je možné, že rastliny majú aj vedomie a pravdepodobne samy manipulujú životom vo svojom okolí.
Rastliny: aktívni partneri v ekosystéme
Rastlinná ríša, často vnímaná ako pasívna, skrýva v skutočnosti komplexný svet vnemov, komunikácie a reakcií na okolité prostredie. Rastliny majú pamäť a inteligenciu a pri spoločnom vývoji so živočíchmi nie sú pasívnymi obeťami, ale skôr aktívnymi partnermi, niekedy dokonca dominantnými. Predstavme si situáciu, že zo dňa na deň zmiznú zo zemského povrchu všetky živočíchy a aj človek. Čo sa stane s rastlinami? Prežijú? Niektoré iste vyhynú, ale väčšina prežije. Zaujímavé však je, že naopak to nefunguje. Bez rastlín vyhynú živočíchy, dokonca aj civilizácia.
Neuronálny systém rastlín a „zelený mozog“
Skôr než sa ponoríme do hlbších úvah, je dôležité vyjasniť si niektoré základné pojmy. V prípade rastlín nehovoríme o nervovom, ale o neuronálnom systéme. Slovo „neurón“ pochádza zo starej gréčtiny a znamená „rastlinné vlákno“. Väčšina rastlinných buniek má vláknitý tvar. Rastliny prenášajú elektrické, chemické a mechanické vzruchy pozdĺž svojich buniek a orgánov. Podstatné je, že bunky sa spojili do trubíc, ktoré sú veľmi aktívne v prenose rôznych látok a živín, ako aj v prenose elektrických akčných potenciálov a hydraulických signálov.
Vyššie rastliny majú veľmi efektívny neuronálny systém, ktorý im umožňuje integráciu buniek a orgánov do jednotného fyziologického celku. Podľa niektorých vedcov by sa práve lyko mohlo považovať za akýsi zelený kábel, ktorý zabezpečuje šírenie akčných potenciálov. Hedrich a kolektív popisujú lyko ako rastlinné pletivo obsahujúce od napätia závislé iónové kanály, ktoré podľa autorov zodpovedajú za komunikáciu celej rastliny.
Rastlinný „mozog“ a aktívny pohyb koreňov
Pred piatimi rokmi ste v jednom populárno-náučnom článku pripúšťali možnosť, že rastliny majú čosi na spôsob mozgu. Výskumy uskutočnené v ostatných rokoch jednoznačne ukazujú, že rastliny majú niečo porovnateľné s mozgom nižších živočíchov. Korene sú oveľa aktívnejšie ako stonky, čo sa týka pohybu. Koreňová špička má totiž dve ohybové zóny, ktoré spolu koordinujú svoje aktivity. Táto koordinácia umožňuje koreňom aktívny pohyb, pripomínajúci pohyb červov alebo hadov. Vďaka tomu korene vyhľadávajú v pôde miesta bohaté na vodu a minerálne živiny a vyhýbajú sa suchým a toxickým miestam.
Vnímanie, citlivosť a reakcie na poranenie
Rastliny prijímajú veľké množstvo vnemov z okolitého prostredia a dá sa povedať, že sú veľmi citlivé. To je pre ne veľmi dôležité, keďže nemôžu meniť svoje stanovište. Počas evolúcie sa u nich vytvorili veľmi účinné mechanizmy, ktoré im zabezpečujú prežitie, hoci nie sú schopné pohybu. Vnímavosť rastlín je však často podceňovaná.
Poranené rastliny produkujú látky, ktoré pôsobia proti bolesti a zápalom u živočíchov a ľudí a tiež zvyšujú produkciu etylénu, ktorý má znecitlivujúce účinky na zvieratá a ľudí okamžite po vystavení sa stresu alebo po poranení. Tieto zistenia naznačujú, že rastliny by mohli mať niečo ako vnem bolesti - v každom prípade vnímajú negatívne faktory a snažia sa im aktívne vyhýbať. Len pred niekoľkými dňami uverejnili vedci z Wisconsinskej univerzity výsledky štúdie, ktoré ukázali, že pri poranení reaguje rastlina podobným spôsobom, ako reaguje človek alebo zviera na bolesť.
Keď sa človek poraní alebo sa ocitne v ohrození, vyšle sa signál a telo začne vylučovať neurotransmiter zvaný glutamát. To, že rastliny nemajú nervový systém znamená, že nedokážu ani vyplavovať neurotransmitery ako človek, dokážu však vyplavovať glutamát. Dokazuje to video, na ktorom rastlinu poškodila húsenica a tá na poranenom mieste vyplavila glutamát. Ten vyvolal tzv. vápnikové vlny a signalizáciu, ktorá sa naprieč telom rastliny pohybovala skutočne rýchlo, a to až jeden milimeter za sekundu.
Elektrické a geneticky sledované experimenty
Súčasťou nervového systému živočíchov sú aj senzorické orgány ako oči, uši aj pokožka, ktorými organizmus vníma podnety z vonkajšieho prostredia. Rastliny nemajú vyvinuté takéto špecializované orgány, ale podnety z prostredia vnímajú celým povrchom tela. Elektrická signálna dráha funguje aj pri rastlinách a namerané akčné potenciály majú veľmi podobné parametre. Špeciálne pre štúdie boli vytvorené geneticky modifikované rastliny, ktorých časti reagujú na prítomnosť kalcia svetielkovaním, čo umožnilo vizualizovať rýchle signálne vlny pri poranení.
Neurotransmitery spúšťajú obranné reakcie v rastlinách
Komunikácia rastlín a chemická reč
Komunikácia rastlín prebieha chemickou signalizáciou. Už sa vie, že si rastliny svojou chemickou rečou vymieňajú relevantné informácie, čo sa týka škodcov či patogénov, teda pôvodcov rôznych ochorení. V listových prieduchoch rastlín sa zistili nielen receptory na rôzne prchavé látky dôležité pre chemickú komunikáciu, ale aj napríklad na vnímanie oxidu uhličitého.
Ukazuje sa, že postihnuté agáty v južnej Afrike vylučovali etylén a iné prchavé chemické signálne látky, ktoré pri susedných agátoch spustili poplach. Niektoré rastliny sú schopné svojich konkurentov dokonca cielene zabíjať - vylučujú toxické látky koreňmi alebo nadzemnými prchavými látkami zasahujú susedné rastliny.
Sociálne siete rastlín: stromy, materské stromy a mykoríza
Stromy medzi sebou komunikujú, vymieňajú si informácie, dokonca sa dokážu navzájom varovať pred blížiacim sa nebezpečenstvom prostredníctvom chemickej signalizácie a mykoríznych sietí. Les je veľmi komplexný ekosystém, kde vzájomné vzťahy medzi jednotlivými zložkami vytvárajú dynamickú rovnováhu.
Staršie stromy pomáhajú chorým alebo tým, ktoré majú horšie podmienky, alebo malým stromčekom tak, že im dodávajú vodu a živiny. Materské stromy zdieľajú svoj nadbytočný uhlík a živiny prostredníctvom mykoríznej siete so sadenicami v podraste, čo môže zvýšiť šance na prežitie mladých jedincov. Celá evolúcia suchozemských rastlín prebehla v úzkej koevolúcii s mykoríznymi hubami a baktériami ako Rhizobium a Frankia.
Vnímanie zvuku, svetla, magnetizmu a ďalších fyzikálnych parametrov
Rastliny sú veľmi citlivé na mechanické vnemy. Vibrácie vzduchu spôsobené našou chôdzou alebo aj rečou vnímajú, ak sú dostatočne blízko. Nedávno boli zverejnené výsledky experimentu, kde sa génová expresia rastlín menila aj na základe toho, pri akej hudbe boli exponované. Vinič sa ukazuje menej náchylný na patogény a rodí sladšie hrozno, keď sa vystavuje klasickej hudbe.
Rastliny vnímajú aj magnetické pole tým istým senzorom - kryptochrómom - ako sťahovavé vtáky. Rastliny tiež veľmi citlivo reagujú na vystavenie sa elektrickému poľu; korene sú citlivé a reagujú magneto- alebo elektrotropizmom. Najdôležitejšiu úlohu v živote rastlín však zohráva svetlo a gravitácia.
Pamäť, učenie a riešenie problémov
To, že rastliny majú pamäť, je známe už dlhšie. Všetky, ale najmä stresové vnemy, ukladajú a integrujú s cieľom lepšie reagovať na stresy v budúcnosti. Je veľmi dobre známe, že vystavenie rastlín malým stresom ich robí odolnejšími na podobné silnejšie stresy. Rastliny sa v podstate neustále učia a neustále musia robiť rozhodnutia, od ktorých závisí ich prežitie. Rastliny riešia hlavne problémy, ktoré súvisia s ich „prisadnutým“ životným štýlom, ako aj s ich fotosyntézou.
Manipulácia živočíchov a koevolúcia
Vyššie rastliny sú schopné manipulovať hmyzom či inými živočíchmi, zrejme ani ľudí nevynímajúc, s cieľom získať prospech v rozmnožovaní a rozširovaní sa. Rastliny pripravujú takpovediac mimoriadne zložitý koktail z rôznych látok, z ktorých sú mnohé aj neuroaktívne, čiže schopné meniť správanie hmyzu či iných živočíchov. Orchidey rodu Ophrys sú schopné úplne zmanipulovať správanie samčekov hmyzu tým, že napodobňujú feromóny a vzhľad samičiek.
Stres u rastlín: príčiny a hormóny odpovede
Rastliny žijú v permanentnom strese a celá ich aktivita sa zameriava na stále lepšie prispôsobovanie sa týmto stresom. Stres u rastlín môže byť spôsobený rôznymi faktormi, vrátane: ťažkého obdobia rastu, premenlivého počasia, chorôb, útokov predátorov a ďalších abiotických či biotických faktorov.
Ak sa rastlina ocitne v stresovej situácii, jej organizmus jej dá hormonálnu odpoveď. Každá rastlinná bunka je nastavená tak, aby vedela produkovať vlastné hormóny. Medzi hormóny stresovej reakcie patria napríklad:
- Kyselina abscisová: znemožňuje rast púčikov.
- Kyselina salicylová: prvotný varovný signál v podobe hormónu.
- Kyselina jasmonová: vysiela do vzduchu obranné látky, ktoré ochraňujú listy príslušnej rastliny, ale aj iných rastlín.
Génová obrana
Pri pociťovaní stresu sa rastlina spolieha na komplexný systém ochrany. Bol zistený originálny gén SDA1, ktorý chráni rastlinu celostne a podieľa sa na ovládaní biotického aj abiotického stresu.
Tepelný stres u konope (ukážka konkrétneho prípadu)
| Prejavy | Ako sa vyhnúť |
|---|---|
| Žlté a hnedé škvrny na listoch, stáčanie listov, hnitie koreňa, pučanie nových kvetov v dobe zberu | Adekvátna teplota v izbe, správny plán zavlažovania |
Praktické dôsledky: rastliny v interiéroch a vplyv na človeka
Výskumníci z NASA v 90. rokoch potvrdili, že izbové rastliny čistia vzduch od toxických látok (benzén, formaldehyd, trichlóretylén, xylén, amoniak) a môžu odstrániť až 87 % toxínov v priebehu 24 hodín. Kvety v črepníkoch absorbujú oxid uhličitý a škodliviny a „vydychujú“ kyslík. V interiéroch, kde je umiestnená zeleň, sa zvyšuje vlhkosť vzduchu, znižuje sa prašnosť a hlučnosť, eliminuje sa statické napätie, človek sa cíti príjemnejšie a ľahšie sa mu dýcha.
Skeptici, etika a filozofické otázky
Na jednej strane sú fascinujúce výsledky naznačujúce, že rastliny vnímajú, komunikujú a reagujú na bolesť či stres; na druhej strane mnohí odborníci varujú pred antropomorfizmom a interpretáciou dát. Príslušníci niektorých príbuzných vied berú závery rastlinnej neurobiológie s rezervou a spochybňujú merania. Vždy sa nájdu skeptici, ktorí zdôrazňujú, že ich výsledky môžu byť vysvetlené adaptačnými mechanizmami a automatizmami.
Etické dôsledky sú tiež diskutované: ak by sa potvrdilo, že rastliny pociťujú bolesť, čo to znamená pre naše stravovacie voľby? Diskusie o vegánstve, frutariánstve a morálke konzumácie rastlinnej versus živočíšnej potravy sa stávajú zložitejšími, pretože treba zohľadniť ekologické dopady, spotrebu zdrojov a rozdielne typy poškodenia živých systémov.
Otázky, ktoré zostávajú otvorené
- Do akej miery možno analogicky porovnávať rastlinné signály s nervovými procesmi živočíchov?
- Ako presne fungujú signalizácie glutamátu, vápnika a akčných potenciálov v rôznych druhoch rastlín?
- Dokážu rastliny mať formu vedomia, alebo ide o komplexnú signalizáciu bez subjektívneho prežívania?
- Ako eticky zohľadniť nové poznatky pri spracovaní rastlinných a živočíšnych zdrojov pre ľudskú potravu?
Možno je to trochu diskutabilné a ťažšie prijateľné racionálnym rozumom, ale niektoré výskumy už pripúšťajú, že pokiaľ sa nám podarí objasniť záhady okolo života rastlín, náš celkový postoj k rastlinám sa diametrálne zmení. Nové poznatky, ktoré sa vedcom podarilo získať, možno zmenia váš náhľad na rastliny.