Ученые спорят, можно ли применять такие понятия, как память, сознание и коммуникация, за пределами царства животных.
Автор: Зоя Шлангер
В морозный день декабря 2021 года я приехала в Мэдисон, штат Висконсин, чтобы посетить лабораторию Саймона Гилроя. В одной из комнат лаборатории стояли плошки с молодыми порослями табака и арабидопсиса, каждое из которых было пропитано флуоресцентными белками, полученными из медузы.
Исследователи провели меня в небольшую комнату с микроскопом. Один из них выключил свет, а другой протянул мне пинцет, который был погружен в раствор глутамата — одного из важнейших нейротрансмиттеров в нашем мозге, который, как недавно выяснилось, усиливает сигналы и у растений. «Не забудьте пересечь серединку» — сказала мне Джессика Сиснерос Фернандес, в то время молекулярный биолог в команде Гилроя. Она указала на толстую жилку, проходящую по центру крошечного листа. Эта жилка — информационная супермагистраль растения. Повредите вену, и импульс пойдет волной по всему растению. Я сильно ущипнула.
На экране, прикрепленном к микроскопу, я увидел, как растение засветилось, его вены запылали, как неоновая реклама. Когда зеленое свечение флуоресцентной пульсацией распространилось от места раны наружу, я вспомнил, как ветвятся нервы человека. Растение по-своему осознавало мое прикосновение.
Но что именно означает для растения осознание? Когда-то считалось, что сознание принадлежит только людям и небольшому списку нечеловеческих животных, которые явно действуют с намерением. Однако, казалось бы, куда ни глянь, исследователи обнаруживают, что во внутренней жизни живых существ есть нечто большее, чем мы когда-либо думали. Теперь ученые регулярно говорят о познании животных, изучают поведение отдельных особей и иногда приписывают им личности.
Некоторые ученые полагают, что растения также должны считаться разумными. Было обнаружено, что растения обладают способностью воспринимать звуки, хранят информацию, к которой можно обратиться позже, и общаются между собой — и даже, в некотором смысле, с определенными животными. Мы определяем интеллект у себя и некоторых других видов путем умозаключений — наблюдая за поведением организма, а не в поисках психологических признаков. Если растения могут делать вещи, которые мы считаем признаками интеллекта у животных, утверждает этот лагерь ботаников, то почему бы нам не использовать язык интеллекта для их описания?
Это смелый вопрос, который в настоящее время обсуждается в лабораториях и научных журналах. Еще не так давно даже легкое вторжение в эту область могло поставить крест на карьере ученого. И многие ботаники до сих пор считают, что применение таких понятий, как сознание, к растениям наносит ущерб их сфере. Однако даже многие из этих ученых потрясены тем, что мы узнаем о возможностях растений.
Одна книга чуть было не уничтожила область исследований поведения растений навсегда. Книга «Тайная жизнь растений», опубликованная в 1973 году, была столь же популярна, сколь и безответственна; хотя в ней содержались реальные научные данные, в ней также присутствовали дико ненаучные прогнозы. В одной из глав утверждалось, что растения могут чувствовать и слышать — и что они предпочитают Бетховена рок-н-роллу. В другой — что растение может реагировать на злобные мысли.
Многие ученые пытались воспроизвести самые шокирующие «исследования», представленные в книге «Тайная жизнь растений», но безуспешно. По словам нескольких исследователей, с которыми я общался, это привело к тому, что спонсоры, занимающиеся финансированием науки и рецензированием, стали настороженно относиться к исследованиям поведения растений. Предложения, содержащие хотя бы намек на изучение этой темы, отклонялись. Пионеры в этой области меняли курс или вообще уходили из науки.
Спустя десятилетие после выхода книги статья Дэвида Роудса, зоолога и химика из Вашингтонского университета, вновь открыла вопросы коммуникации растений. Роудс наблюдал, как соседний лес опустошался из-за нашествия гусениц. Но потом что-то внезапно изменилось: гусеницы стали умирать. Почему? Ответ, как выяснил Роадс, заключался в том, что деревья общались друг с другом. Деревья, до которых гусеницы еще не добрались, были готовы: они изменили состав своих листьев, превратив их в оружие, которое должно было отравить и в конечном итоге убить гусениц.
Ученые уже начали понимать, что деревья общаются через корни, но это было совсем другое дело. Деревья, расположенные слишком далеко друг от друга, чтобы быть связанными корневой системой, передавали друг другу сигналы по воздуху. Растения обладают огромными способностями к химическому синтезу. И некоторые химические вещества растений распространяются по воздуху. Все уже понимали, что, например, созревающие фрукты выделяют в воздух этилен, который побуждает соседние фрукты тоже созревать. Не было ничего удивительного в том, что растительные химические вещества, содержащие другую информацию — например, о том, что лес находится под угрозой, — также могут распространяться по воздуху.
Тем не менее, идея о том, что растение может защищать себя таким образом, была еретической по отношению ко всем предпосылкам того, как, по мнению ученых, работают растения. Растения не должны были быть настолько активными или иметь такие драматические и стратегические реакции. Роудс представил свою гипотезу на конференциях, но ведущие научные журналы не захотели рисковать и публиковать что-то столь необычное. В итоге открытие оказалось погребено в малоизвестном томе, а Роудс подвергся насмешкам коллег в журналах и на конференциях.
Но эксперименты Роудса с коммуникацией и другие, которые были проведены сразу после них, помогли создать новые направления исследований. Теперь мы знаем, что химические сигналы растений могут расшифровывать не только другие растения, но в некоторых случаях и насекомые. Тем не менее, спустя четыре десятилетия идея о том, что растения могут намеренно общаться друг с другом, остается спорной концепцией в ботанике.
Одна из ключевых проблем заключается в том, что не существует общепринятого определения коммуникации, даже у животных. Должен ли сигнал посылаться целенаправленно? Должен ли он вызывать ответную реакцию у получателя? Так же как сознание и интеллект не имеют устоявшегося определения, коммуникация располагается между философией и наукой, не находя надежной опоры ни в одной из них. Намерение представляет собой самую сложную проблему, поскольку его невозможно определить напрямую.
Однако вероятная невозможность установить наличие воли у растений не мешает Саймону Гилрою удивляться их живости. В 80-х годах прошлого века британец Гилрой учился в Эдинбургском университете у Энтони Треваваса, известного физиолога растений. С тех пор Тревавас начал использовать провокационные формулировки в разговорах о растениях, объединился с группой ботаников и биологов, называющих себя нейробиологами растений, и опубликовал статьи и книгу, в которых изложил научные аргументы в пользу интеллекта и сознания растений. Сам Гилрой более осмотрителен и не желает говорить ни об одном из этих вопросов, но он по-прежнему сотрудничает с Трювасом. В последнее время они вдвоем разрабатывают теорию агентности для растений.
Гилрой быстро напоминает мне, что он говорит строго о биологической агентности, не подразумевая намерения в смысле мыслей и чувств. Но нет никаких сомнений в том, что растения активно преследуют свои собственные цели и в процессе формируют ту самую среду, в которой они укоренены. Для него это является доказательством того, что растения могут быть самостоятельными. Тем не менее, доказательство можно найти, догадавшись о смысле действий растений, а не поняв их механику.
Когда вы добираетесь до механизма, который позволяет производить эти расчеты, мы не можем позволить себе сказать: «А, это нейроны в мозгу», — сказал мне Гилрой. Его работа позволяет нам наблюдать за процессом обработки информации, «но на данный момент мы не знаем, как это работает».
В этом и заключается главный вопрос о растительном интеллекте: как нечто, не имеющее мозга, координирует реакцию на раздражители? Как информация об окружающем мире преобразуется в действия, которые приносят пользу растению? Как растение может воспринимать окружающий мир, не имея централизованного места для анализа этой информации?
Несколько лет назад Гилрой и его коллега Масацугу Тойота решили попробовать ответить на эти вопросы, что привело их к эксперименту, в котором я участвовал в лаборатории. Их работа показала, что эти светящиеся зеленые сигналы движутся гораздо быстрее, чем можно было бы ожидать от простой диффузии. Они движутся со скоростью некоторых электрических сигналов, которыми они, возможно, и являются. Или, как показывают новые исследования, это могут быть удивительно быстрые химические сигналы.
Учитывая то, что мы знаем о динамике сенсорного восприятия у существ, имеющих мозг, отсутствие такового должно означать, что любая информация, полученная в результате сенсорного восприятия, должна бессмысленно распространяться по растительному организму, не вызывая более чем локализованного ответа. Но это не так. Растение табака, которого коснулись в одном месте, ощущает этот стимул всем телом.
Отсутствие мозга, утверждают несогласные, означает отсутствие интеллекта.
В целом система работает примерно так же, как нервная система животных, и, возможно, в ней даже задействованы похожие молекулярные игроки. Гилрой, в свою очередь, не хочет называть это нервной системой, но другие пишут, что он и Тойота обнаружили у растений «сигналы, похожие на нервную систему». Вопрос даже вышел за пределы науки о растениях: исследователи из других дисциплин высказывают свое мнение. Родольфо Ллинас, нейробиолог из Нью-Йоркского университета, и Серхио Мигель Томе, коллега из Университета Саламанки (Испания), утверждают, что нет смысла определять нервную систему как нечто, присущее только животным, вместо того чтобы определить ее как физиологическую систему, которая может присутствовать в других организмах, пусть и в другой форме.
По их мнению, конвергентная эволюция, когда организмы по отдельности развивают похожие системы для решения схожих задач, происходит постоянно; классический пример — крылья. Полет развивался отдельно у птиц, летучих мышей и насекомых, но с сопоставимым эффектом. Другой пример — глаза; хрусталик глаза эволюционировал отдельно несколько раз.
По словам Ллинаса и Мигеля Томе, нервную систему можно с полным основанием представить как еще один случай конвергентной эволюции. Если в природе существует множество нервных систем, то то, что есть у растений, явно является одной из них. Почему бы не назвать это уже нервной системой?
«Что вы имеете в виду, говоря, что цветок запоминает?» спрашиваю я.
На дворе 2019 год, и я гуляю по Берлинскому ботаническому саду с Тило Хеннингом, исследователем растений. Хеннинг качает головой и смеется. Он не знает. Никто не знает. Но да, говорит он, он и его коллега Максимилиан Вайгенд, директор ботанического сада в Бонне, наблюдали за способностью Nasa poissoniana — растения из семейства Loasaceae, произрастающего в перуанских Андах, — хранить и запоминать информацию.
Пара заметила, что многоцветковые цветки в форме звездочек поднимают свои тычинки, или органы оплодотворения, незадолго до прилета опылителя, как будто они могут предсказывать будущее. Исследователи поставили эксперимент и обнаружили, что растение, похоже, действительно учится на опыте. Хеннинг и Вайгенд обнаружили, что эти цветы способны «запоминать» временные интервалы между посещениями пчел и предвидеть время, когда к ним может прилететь следующий опылитель. Если интервал между посещениями пчел менялся, растение могло корректировать время появления тычинок, чтобы соответствовать новому расписанию.
В статье 2019 года Хеннинг и Вайгенд называют поведение Nasa poissoniana «разумным», причем это слово все еще заключается в кавычки. Я хочу знать, что на самом деле думает Хеннинг. Являются ли растения разумными? Считает ли он очевидную способность цветка к запоминанию признаком сознания? Или он считает растение бессознательным роботом с заранее запрограммированным набором реакций?
Первые два раза Хеннинг отмахнулся от моего вопроса. Но в третий раз он перестает ходить и поворачивается, чтобы ответить. По его словам, все несогласные работы сосредоточены на отсутствии мозга — отсутствие мозга, утверждают они, означает отсутствие интеллекта.
«У растений нет таких структур, это очевидно», — говорит Хеннинг. «Но посмотрите, что они делают. Они получают информацию из внешнего мира. Они обрабатывают ее. Они принимают решения. И они работают. Они принимают все во внимание и преобразуют это в реакцию. И это, на мой взгляд, основное определение интеллекта. Это не просто автоматизм. Могут быть какие-то автоматические вещи, например, идти на свет. Но это не тот случай. Это не автоматизм».
Где могут храниться «воспоминания» Nasa Poissoniana, остается загадкой. «Возможно, мы просто не в состоянии увидеть эти структуры» — говорит Хеннинг. «Может быть, они настолько разбросаны по всему телу растения, что нет ни одной структуры. Может быть, это их уловка. Может быть, это весь организм».
Стоит помнить, что растения — это совершенно отдельное царство жизни, продукт бурной эволюции, которая свернула с нашей ветви жизни, когда мы оба были едва подвижными одноклеточными существами, плавающими в доисторическом океане. Мы не могли быть более биологически разными. И все же узоры и ритмы растений перекликаются с нашими — достаточно взглянуть на информацию, проходящую через светящиеся образцы Гилроя.
Загадки, конечно, остаются. Мы еще далеки от понимания масштабов «памяти» растений. У нас есть несколько подсказок и не так много ответов, и еще столько экспериментов предстоит провести.
Оригинал: The Atlantic
