23 июля 2013
Растения разговаривают друг с другом по подземному «Интернету» — это кажется
научной фантастикой в духе «Аватара» Джеймса Кэмерона. Однако это факт. Доктор
Дэвид Джонсон (David Johnson) из Абердинского университета показал, что такой
Интернет, где роль Wi-Fi играют гифы (одиночные
трубчатые нити грибов), предупреждает бобовые растения об опасности, когда на
одно из них нападает тля.
Данный эксперимент последовал за открытием китайских ученых, сделанном в 2010 году: когда томат заражается болезней листьев, соседние растения активизируют гены, помогающие противостоять инфекции – даже если перекрыть поток воздуха между ними. Авторы того исследования знали, что почвенные грибы, находящиеся в симбиотических отношениях с томатами (они обеспечивают растения минералами в обмен на пищу), также образуют сеть, соединяющую томаты друг с другом. Ученые предположили, что молекулы, сигнализирующие об опасности, передаются по этой грибной сети – но доказать это не смогли.
Доктор Джонсон же знал, по своим предыдущим исследованиям, что при атаке тли кормовые бобы выделяют летучие химические соединения, которые одновременно раздражают паразитов и привлекают ос – пожирателей тли. И ученый решил проверить, не передают ли бобы информацию друг другу так же, как томаты – по грибному «Интернету».
Джонсон и его коллеги организовали восемь мезокосмов (экспериментальные системы, воссоздающие ограниченное пространство для изучения экологических факторов в условиях, максимально приближенных к реальности), по пять бобовых в каждом. Растения росли четыре месяца, и в течении этого срока они могли свободно поддерживать симбиотические отношения с почвенными грибами – но не все. Одно растение в каждом мезокосме.было окружено сетчатым материалом, ячейки которого составляли всего полмикрона в диаметре. Такие отверстия не дают проникнуть корням и гифам, но пропускают воду и химические вещества. Два растения были «погружены» в сеть с ячейками в 40 микронов – этого достаточно для гифов, но не для корней. Оставшиеся два растения, расположенные в центре мезокосма, росли свободно, без каких-либо ограничений.
Спустя пять недель после начала эксперимента все растения накрыли пакетами, впускающими и выпускающими кислород, углекислый газ и пары воды, но не дающие «выйти» крупным молекулам, которые бобовые могли бы использовать в качестве сигнализации. Потом, за четыре дня до окончания эксперимента, одну 40-микронную сеть в каждом мезокосме перевернули – и так порвали все гифы, которые проросли сквозь нее. Наконец, растение в центре мезокосмов заразили тлями.
Доктор Джонсон и его группа собрали воздух из пакетов, извлекли все содержащиеся в нем летучие химические вещества, впитав их в специальный пористый полимер, и оценили их воздействие на тлей (летающий морф) и ос. Каждое насекомое поместили в двухкамерное устройство, где в одной камере содержались химические вещества, а в другой, контрольной, — только воздух.
Как и ожидалось, осы проводили в первой камере в среднем 3 с половиной минуты, а во второй – лишь полторы минуты. Тли, наоборот, проводили 75 секунд в первой камере, и 195 секунд – во второй. Иными словами, химические вещества, выделяемые зараженным растением, привлекают пчел и отпугивают тлю (насекомые проводили три с половиной минуты в камере с ними). То же касается и запаха незараженных растений, чьи гифовые сети были перерезаны.
Итак, кормовые бобы на самом желе используют своих симбионтов-грибов как сеть передачи данных, предупреждая соседние растения об опасности. Первые жертвы атаки тли получают дополнительные подкрепления в виде ос, а грибы сохраняют своих хозяев живыми и здоровыми.
Симбиоз растений и грибов, как ни странно, мало изучен биологами. Его в жизни этих организмов проясняется только сейчас. Подземный мир, хотя он и невидим для людей, не стоит игнорировать и недооценивать.
Данные исследования опубликованы в журнале Ecology Letters.
По материалам журнала The Economist.
