Neurobiologi tumbuhan: apa yang difikirkan oleh tumbuhan?

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Tumbuhan tidak mempunyai otak dan sel saraf; berbanding dengan haiwan, ia kelihatan tidak sensitif. Walau bagaimanapun, ahli biologi tahu bahawa wakil kumpulan organisma multiselular ini menerima maklumat dari luar dan memprosesnya, mereka boleh berkomunikasi antara satu sama lain menggunakan isyarat kimia.

Adakah patut bercakap tentang "kepintaran" tumbuhan?

Apa yang akan menggantikan saraf dan otak

Bunga putih halus anemon pokok oak adalah hiasan hutan zon tengah. Ia bukan sesuatu yang luar biasa untuk melihat kelopaknya berlipat bersama, walaupun hari yang cerah sedang berayun. Jadi tunggu hujan. Dengan mengeluarkan bunga, tumbuhan kecil itu melindungi mereka daripada air dan tiupan angin.

Dalam dunia flora, terdapat banyak mekanisme sedemikian untuk menyesuaikan diri dengan keadaan cuaca yang berubah-ubah, melindungi diri anda daripada perosak, menyembuhkan luka, dan mendapatkan nutrien di tempat kejadian.

Organ-organ persepsi dalam tumbuhan ialah sel reseptor khas, saluran ion dalam membran sel yang menghantar isyarat elektrik, badan khas yang mempunyai beberapa sifat neuron.

Untuk bertukar maklumat antara bahagian badan yang berlainan, pelbagai sebatian mediator dihasilkan: hormon, sebatian kimia, RNA bukan pengekodan kecil. Semua mekanisme ini berjaya menggantikan deria dan sistem saraf untuk tumbuhan.

Persepsi deria tumbuhan telah dikaji secara aktif sehingga tahun 1970-an, dan kemudian beransur-ansur hilang.

Pada tahun 2005, Stefano Mansuko dari Universiti Florence (Itali) dan František Baluschka dari Universiti Bonn (Jerman) memutuskan bahawa terdapat banyak data tentang "kepintaran" tumbuhan dan sudah tiba masanya untuk mengaktifkan arah ini.

Mereka memanggilnya "neurosains tumbuhan". Sudah tentu, ini adalah metafora - kita bercakap tentang kajian tindak balas dan tindak balas terhadap rangsangan luar.

Pengikut neurobiologi tumbuhan percaya bahawa berhubung dengan flora, kita boleh bercakap tentang ingatan, sistem pengumpulan, penyimpanan dan pemprosesan maklumat, serta mekanisme membuat keputusan. Menurut beberapa saintis, ini tidak memerlukan otak dan sistem saraf, seperti pada haiwan.

Komuniti saintifik secara keseluruhannya mengkritik bidang ini. Pada masa yang sama, kerja dalam bidang komunikasi dan sistem isyarat tumbuhan kini berada di barisan hadapan sains.

Pangsapuri komunal padang rumput

Salah satu penemuan utama beberapa tahun kebelakangan ini ialah tumbuhan dapat mengenali jiran mereka. Untuk melakukan ini, mereka menggunakan lampu merah rasuk tinggi, isyarat kimia, metabolit sekunder.

Pengetahuan tentang spesies di sekeliling membantu tumbuhan bertahan: elakkan teduhan, bertahan daripada musuh, pilih makanan terbaik.

Tumbuhan melihat sebatian kimia - apa yang kita panggil bau daripada spesies jiran. Mereka dihantar melalui udara dan bawah tanah melalui akar.

Para saintis Cina dalam jurnal Nature Communications memetik hasil eksperimen dengan gandum. Kajian telah menunjukkan bahawa tumbuhan ini membezakan antara bau kira-kira seratus spesies berbeza yang tumbuh bersebelahan melalui akar.

Sebagai tindak balas, ia mengeluarkan bahannya sendiri untuk mengawal hubungan - contohnya, sesuatu seperti antibiotik jika terdapat pesaing berdekatan. Akibatnya, gandum menghalang pertumbuhan mereka.

Sudah tentu, kaedah komunikasi kimia ini tidak serupa dengan deria bau pada haiwan, tetapi tumbuhan pasti bukan sahaja mengeluarkan, tetapi juga merasakan bau.

Sebagai contoh, bindweed parasit, dodder, mencari tumbuhan perumah oleh unsur-unsur yang tidak menentu dan terbentang ke arahnya.

Wormwood yang cedera oleh perosak memberi amaran kepada saudara-mara tentang bahaya bau yang dipertingkatkan.

Goldenrod herba saka mampu dengan sendirinya melihat sebatian kimia (feromon) yang dirembeskan oleh lalat jantan yang memikat betina. Larva lalat yang didepositkan pada tumbuhan menyebabkan penyakit dalam bentuk hempedu - bola besar.

Para saintis telah mencadangkan bahawa goldenrod berbau lalat dan menguatkan sistem imun untuk melawan penyakit yang tidak dapat dielakkan. Untuk melakukan ini, daun rumput meningkatkan kandungan asid jasmonik, yang menangkis perosak dan membantu menyembuhkan kerosakan tisu.

Pendengaran yang baik

Pada tahun 1970, buku "The Secret Life of Plants" oleh Peter Tompkins dan Christopher Bird telah diterbitkan di Amerika Syarikat. Di dalamnya, tanpa bergantung pada fakta saintifik, banyak maklumat hebat tentang bunga dan pokok diberikan. Sebagai contoh, dikatakan bahawa tumbuhan tertekan jika telur dipecahkan di hadapan mereka, labu menyimpang dari pembesar suara jika bunyi batu dari mereka.

Pada masa kini, banyak fakta telah terkumpul mengenai persepsi bunyi oleh tumbuhan. Pada tahun 2014, saintis dari Universiti Missouri (AS) mempengaruhi herba kecil, Arabidopsis (Tal rezuhovidka) menggunakan bunyi yang dikunyah oleh ulat.

Ternyata ini meningkatkan kandungan antosianin (pewarna ungu) dan glukosinolat (kepahitan) dalam daun tumbuhan. Pengalaman telah menunjukkan bahawa rezukovidka bertindak balas secara berbeza terhadap getaran udara yang disebabkan oleh daun mengunyah, angin dan serangga berkicau.

Para saintis dari Universiti Mississippi baru-baru ini menjalankan eksperimen dengan kacang soya dan serangga yang hidup di atasnya - ladybird dan kutu daun soya. Mereka dipengaruhi oleh pelbagai jenis bunyi, termasuk bunyi bandar, traktor, rock and roll. Selepas dua minggu, biojisim tumbuhan berkurangan berbanding kawalan.

Walau bagaimanapun, saintis tidak cenderung untuk mempercayai bahawa batu secara langsung menindas tumbuhan. Sebaliknya, dia entah bagaimana mempengaruhi perosak, yang meningkatkan aktiviti mereka.