Rastlinná neurobiológia stále bojuje o svoje miesto vo vedeckom svete.
Argument, že aj špenát či mrkva cítia bolesť a vegáni by mali prestať moralizovať a vstúpiť si do svedomia, nemusí byť taký absurdný, ako sa môže zdať. Hovoriť pri rastlinách o vedomí, zmysloch alebo práve o bolesti je však stále tabu.
O zmenu vedeckého pohľadu na rastlinnú ríšu sa už vyše tridsať rokov snaží Slovák František Baluška. Pôsobí na univerzite v nemeckom Bonne a je spoluzakladateľ spoločnosti pre výskum správania a signalizácie rastlín Plant Behavior.
Refresher ti ponúka rozhovory so slovenskými vedcami o inovatívnych témach, ktoré formujú svet zajtrajška. Ak chceš naďalej čítať pútavé rozhovory o jadrovej fúzii, výskume hmyzu či o psychiatrii a účinkoch drog, podpor našu prácu predplatným služby Refresher+. Získaš tak prístup ku všetkým zamknutým článkom.
Väčšina ľudí o vašej disciplíne – neurobiológii rastlín nikdy nepočula. Kedy vznikla?
Všetko začal svojím výskumom už v 19. storočí Charles Darwin. Narušil dovtedajšie vnímanie rastlín ako takmer neživých organizmov, ktoré sa tradovalo od Aristotela. Kniha „Sila pohybu rastlín“, ktorú v roku 1880 napísal so synom Francisom, spôsobila šok a u vedcov dokonca protesty. Moderný výskum sme nanovo iniciovali až v roku 2005.
Čím si vysvetľujete vyše 120-ročnú odmlku?
Odporom vedeckej obce. Predstava o pasivite rastlín je v nej hlboko zakorenená a názor, že rastliny sú statické, je takmer nemožné prelomiť. Naše výsledky však ukázali, že rastliny nie sú zďaleka také pasívne, ako sme predpokladali. Majú aktívny život, akurát si ho neuvedomujeme, keďže sa hýbu pomaly a najmä pod zemou.
Aká je základná premisa rastlinnej neurobiológie?
Že rastliny nie sú až také odlišné od živočíchov. Koraly, ktoré patria k živočíchom, majú anatomicko-morfologické a fyziologické črty, ktoré pripomínajú rastliny. Hranica medzi ríšami je užšia, ako sa javí.
Experimentálne sme zmerali, že medzi rastlinami sa pri dotyku listov prenáša elektrický vzruch. Komunikácia má priamy vplyv na rýchlosť rastu a má potenciál pre poľnohospodárstvo.
Prečo sa rastliny počas evolúcie „rozhodli“, že sa nebudú hýbať?
Fotosyntéza je taká náročná, že je nezlučiteľná s pohybom. Sú jej schopné aj vodné živočíchy – plže, ktoré pri nedostatku potravy konzumujú chloroplasty. Počas fotosyntézy, ktorá im pomáha prežiť v nevýhodných situáciách, sa rovnako ako rastliny a korale nehýbu. Je to dôkaz, že evolučne sa rastliny a živočíchy vyvíjali na jednej vetve.
Dokážu rastliny navzájom komunikovať?
Určite a vieme to už dlho. Väčšina komunikácie prebieha na základe výmeny chemických látok.
Ako môžu ľudia využiť komunikáciu rastlín?
Experimentálne sa len tento rok zmeralo, že medzi rastlinami sa pri dotyku listov prenáša elektrický vzruch. Komunikácia má priamy vplyv na rýchlosť rastu a má tak potenciál pre poľnohospodárstvo.
Keď ľudstvo začalo cielene pestovať plodiny, sadilo ich hustejšie, ako sa vyskytovali v prírode. Tak blízko, že sa dotýkali nielen koreňmi, ale aj listami. Zrýchlili sme tým ich evolúciu z hľadiska sociálnych interakcií.
S rastlinami sme nespochybniteľne v koevolúcii. Ony ovplyvňujú nás a my ich.
Rastliny sú cez korene pod zemou prepojené pomocou sietí z mykorhíznych húb. Vymieňajú si tak len živiny alebo aj komunikujú?
Mykorhízne huby sa dlhodobo študujú z hľadiska prenosu výživy a vody, ale asi päť prác už ukázalo, že prenášajú aj elektrické vzruchy, a teda informácie. Podzemná sieť je stará 400 miliónov rokov a vznikla pri etablovaní rastlín na planéte. Bez húb by sa na zemi rastliny nerozšírili a neuchytili.
A bez pestovania rastlín by sme ani my nevytvorili civilizáciu a ešte stále žili ako lovci a zberači...
S rastlinami sme nespochybniteľne v koevolúcii. Ony ovplyvňujú nás a my ich.
Ako však rastliny informácie prijímajú? Môžeme u nich hovoriť o zmysloch?Jednoznačne. Termíny spojené so zmyslami sa však zaužívali pre živočíchov a mnohým ľuďom ich rozšírenie na rastliny prekáža. Procesy vnímania sú zásadné pre všetky organizmy, keďže musia vnímať prostredie a vyhodnocovať procesy, ktoré v ňom prebiehajú.
Ľudia, zvieratá, baktérie i rastliny vyhodnocujú informácie a rozhodujú sa, ako reagovať. Na základe informácií sa organizmy neustále menia morfologicky aj biochemicky. Organizmy, ktoré nereagujú na podnety z prostredia, neprežili evolúciu.
Rastliny sú citlivé na hovorené slovo a všetky vibrácie vzduchu. Ich korene reagujú a menia smer rastu pri vibráciách s frekvenciou 200 hertzov. Je to hodnota porovnateľná so zurčiacim potôčikom.
Rozumiem. Ide však o zmysly?
Na úrovni buniek hovoríme o receptoroch a na úrovni vyšších organizmov, rastlín a ľudí o orgánoch. Rastliny prijímajú informácie cez celý povrch tela, nemajú oči, uši ani nos. Absolútne najaktívnejšia je koreňová špička, ktorá vníma, vyhodnocuje a porovnáva asi tridsať parametrov, aby koreň vedel, ktorým smerom rásť.
Dorozumievajú sa rastliny aj zvukom?
Ťažko povedať. U koreňovej špičky kukurice sme však zmerali zvukový efekt, ktorý znie ako pravidelné kliky-klik-klik. Mohol by zohrávať rolu echolokácie, aby rastlina vedela, kam rásť, a vyhla sa suchým oblastiam a prekážkam. O nadzemných častiach toho veľa nevieme. Trichómy listov a stoniek by však mohli fungovať na spôsob uší.
Pri niektorých výskumoch sa dokonca rastlinám púšťala hudba.
Prirodzene. Rastliny sú citlivé aj na hovorené slovo a všetky vibrácie vzduchu. Ich korene reagujú a menia smer rastu pri vibráciách s frekvenciou 200 hertzov. Je to hodnota porovnateľná so zurčiacim potôčikom. Spôsobuje to problémy v mestách, keď sa silné korene väčších stromov doslova dobíjajú do kanalizácií a narúšajú ju, keď idú za zdrojom tečúcej vody.
So slovom bolesť je to veľmi komplikované, keďže ide o ľudský fenomén. Každý živý organizmus však potrebuje informácie, čo je dobré a čo zlé.
Môžeme pri rastlinách hovoriť aj o kolektívnej inteligencii?
Rastliny sú mimoriadne spoločenské organizmy, ktoré neustále komunikujú. Vedia medzi sebou viesť aj vojny, v ktorých sa zabíjajú toxickými látkami. Rovnako ako zvieratá, majú obľúbených partnerov, s ktorými symbioticky spolupracujú. Profitujeme z toho v záhradách a na poliach vyššími výnosmi.
Vieme povedať, či rastliny cítia bolesť?
So slovom bolesť je to veľmi komplikované, keďže ide o ľudský fenomén. Každý živý organizmus však potrebuje informácie, čo je dobré a čo zlé. Pri rastlinách skôr ako o bolesti hovoríme o „strese“ či „nepríjemnom vneme“. V princípe je však jedno, ako to nazveme.
Rastliny vytvárajú látky, ktoré potláčajú bolesť a ľudstvo ich odpradávna využíva – anestetiká. Samé sú na ne citlivé, a keď sú pod anestézou, nevedia robiť rýchle pohyby. Mimóza nevie zatvoriť listy a mäsožravé rastliny nevedia zavrieť pascu.
Rastliny vedia živočíchy nielen prilákať, ale aj odpudiť vytváraním toxických látok.
To, či u rastlín potláčajú anestetiká aj „bolesť“, zatiaľ nevieme. Predpokladám však, že nerobia nič, čo nemá zmysel, a nesyntetizovali by látku, len aby pomáhali druhým. Myslíme, že tieto látky u nich fungujú na rovnakom princípe ako u ľudí a zvierat. Vieme, že ich vyrábajú viac pri veľkom strese či poranení. Rastlina si ich vie lokálne nasyntetizovať vo väčších množstvách.
Rastliny živočíchom poskytujú živiny a anestetiká. Môže to byť ich evolučná stratégia prežitia?
Áno. Rastliny majú na živočíchy rôzne vplyvy, niektoré zásadný a drastický ako pri kokaíne. U iných je to dosiaľ nejasné.
Väčšina vyšších kvitnúcich rastlín ponúka živočíchom plody a nektár a využíva nás na rozmnožovanie. Rastliny vedia živočíchy nielen prilákať, ale aj odpudiť vytváraním toxických látok. Absolútnu manipuláciu bez poskytnutia odmeny prevádzkujú orchidey, ktoré nemajú plody ani nektár. Manipulujú farbou a tvarmi, ktoré pripomínajú samičky.
Ktoré rastliny manipulujú živočíchmi?
Tabak zvyšuje koncentráciu nikotínu v listoch a kvetoch na manipuláciu opeľovačov a požieračov. Ak sú rajčiny príliš požierané húsenicami, vytvárajú látky, po ktorých sa húsenice začnú požierať navzájom.
Agáty si v Afrike dokonca „vychovávajú“ armády mravcov vďaka chemickej látke na báze oxytocínu. Akonáhle ju mravce ochutnajú, začnú odmietať inú potravu. Pod jej vplyvom sú extrémne agresívne a napadnú aj slona či žirafu. Stanú sa z nich superbojovníci a doživotní otroci stromov. Bez látky nevedia prežiť. My ešte bez kávy, našťastie, áno.
Existencia veľkých mäsožravých rastlín je možná, no evolúcia sa týmto smerom nevydala. Druhov mäsožravých rastlín je mimoriadne málo.
Manipulujú rastliny aj ľuďmi?
Kávovník či tabak u nás vytvárajú závislosť. Nenápadne, no intenzívne nám ponúkajú chemické látky, ktorými nás manipulujú. Udržiavajú si nás ako partnerov.
Mali by sme sa mať ako ľudstvo pred rastlinami na pozore?
Nemyslím. Nehrozí nám veľké nebezpečenstvo, ale musíme študovať riziká. Aj jedlé plody sa totiž môžu stať toxické z dnes neznámych dôvodov. Každá rastlina sa vie stať potenciálne toxická zo dňa na deň. Musí to byť pre nás varovanie.
Mäsožravé rastliny nás, na rozdiel od hmyzu, pre svoju veľkosť neohrozujú. Ak teda nehovoríme o filme Adela ešte nevečerala (smiech). Teoreticky je existencia veľkých mäsožravých rastlín možná, no evolúcia sa týmto smerom nevydala. Druhov mäsožravých rastlín je mimoriadne málo.
Keď už vieme, že rastliny cítia a vnímajú, mali by si vegáni vstúpiť do svedomia?
Myslím, že nie. Príroda je nastavená tak, že pokiaľ nie sme schopní fotosyntézy, musíme jesť. Nedá sa s tým nič robiť. S rastlinami však musíme zaobchádzať šetrnejšie. Ich ochrana je zakotvená napríklad vo švajčiarskej ústave a v niektorých častiach Indie hrozí za vyrúbanie stromu väzenie. U nás sme benevolentnejší.
Ak pestujeme rastliny v byte v kvetináčoch, neoberáme ich o plnohodnotný život?
Nie všetky rastliny musia komunikovať cez korene. Asi päť percent všetkých druhov rastlín nepotrebuje byť zapojených v systéme. Ak ich polievame a staráme sa o ne, sú v optimálnej situácii a spokojné. Väčší stres zažívajú rastliny vonku.
Sú mestské stromy vo väčšom strese ako tie v prírode?
Niektoré sa cítia v meste komfortne, aj keď ich korene to majú v pôde komplikovanejšie pre pôdne zloženie či kanalizácie. Počas tropických liet však trpia viac suchom, keďže si samé nevedia udržať mikroklímu. Akonáhle je strom osamotený, má to komplikovanejšie.
Ak by rastliny zmizli zo dňa na deň, naša civilizácia sa skončí. Naopak to neplatí.
Prečo si rastlinná neurobiológia nezískala širšie zázemie a vedeckú relevantnosť?
Široká verejnosť je nášmu výskumu naklonená. Najväčšie výhrady majú klasickí botanici a molekulárni biológovia. Aj keď sa od roku 2005 kedysi kontroverzné výrazy ako „správanie“ či „komunikácia“ stali celkom zaužívané, termíny ako „vedomie“ alebo „bolesť“ stále vyvolávajú veľkú averziu.
Problém je teda v terminológii?
Veľa termínov si asociujeme len so živočíchmi. Uvedomujeme si, že sme od rastlín závislí a nechceme pripustiť možnosť, že majú vedomie. Ak by rastliny zmizli zo dňa na deň, naša civilizácia sa skončí. Naopak to neplatí. Podvedome si túto ekonomickú závislosť uvedomujeme. Tým si vysvetľujem aj možnú príčinu averzie k rastlinnej neurobiológii
