Могут ли растения «общаться» друг с другом без слов, нервов и мозга? Новые исследования показывают, что да — и делают это они буквально «по касанию». Когда листья соседних растений соприкасаются, между ними формируется биологическая сигнальная сеть, которая помогает заранее подготовиться к стрессу, например к слишком яркому солнечному свету. Такой контакт повышает устойчивость растений и снижает риск повреждений.
В контексте нового исследования устойчивость означает способность растения переносить избыток света без серьёзных последствий — таких как пятна и повреждения листьев. Чтобы оценить степень ущерба, учёные измеряли ионную утечку из тканей листа. Проще говоря, чем больше ионов «вытекает» из клеток после светового стресса, тем сильнее повреждены ткани и тем ниже устойчивость растения.
Дополнительным маркером служило накопление антоцианов — пигментов, которые часто накапливаются в листьях в ответ на стрессовые условия. Их повышенный уровень — тревожный сигнал для ботаников.
Сигнал по касанию
Команда исследователей под руководством фитофизиолога Рона Миттлера из Университета Миссури продолжила работу, начатую ещё в 2022 году, когда было показано, что растения способны передавать электрические сигналы при физическом контакте. На этот раз учёных интересовал более практический вопрос: усиливает ли само прикосновение устойчивость к стрессу?
В качестве модельного организма использовали Arabidopsis thaliana — небольшое сорное растение, любимца лабораторий по всему миру. Его выращивали в двух вариантах: в одной группе листья растений соприкасались друг с другом, в другой — каждое растение росло изолированно.
После формирования таких «сообществ» растения подвергали жёсткому испытанию — воздействию интенсивного света, имитирующего палящее солнце. Затем исследователи измеряли ионную утечку и уровень антоцианов.
Результат оказался наглядным: растения, находившиеся в физическом контакте, демонстрировали меньшие повреждения листьев и более низкое накопление антоцианов. Их «одинокие» собратья, напротив, реагировали на стресс куда болезненнее.
По словам Миттлера, если одно растение подвергается стимулу или стрессу, оно посылает сигнал всем соседям, к которым прикасается, — и вся группа становится более устойчивой. Почти как система раннего оповещения.
Химия и электричество
Чтобы разобраться в механизме передачи сигнала, учёные использовали генетически модифицированные растения, неспособные передавать определённые химические сигналы. Эксперимент выглядел как цепочка из трёх растений: «передатчик», «посредник» и «приёмник».
Когда в роли посредника оказывалось мутантное растение, сигнал не доходил до приёмника — и тот не получал защитного эффекта от светового стресса. Это позволило сделать важный вывод: для повышения устойчивости критически важна секреция перекиси водорода. В малых концентрациях она играет роль сигнальной молекулы, помогая растениям координировать защитные реакции.
Зачем это нужно и почему это важно
Работа подчёркивает менее очевидную сторону жизни растений — их способность к кооперации. Обычно мы привыкли думать о них как о конкурентах, сражающихся за свет, воду и питательные вещества. Однако в суровых условиях совместный рост может оказаться выгоднее.
Как отмечает Миттлер, это своего рода эволюционный компромисс: в неблагоприятной среде лучше расти группой и делиться сигналами об опасности, а в идеальных условиях — поодиночке, не деля ресурсы с соседями.
Независимые эксперты также высоко оценили подход авторов. Биолог растений из Корнеллского университета Пиюш Джайн называет экспериментальный дизайн «продуманным и изящным» и отмечает, что он помогает разобраться в до сих пор малоизученных путях надземной коммуникации между растениями — в том числе роли химических и электрических сигналов в повышении устойчивости к световому стрессу.
Исследование пока не прошло рецензирование, но уже опубликовано на препринт-сервере BioRxiv. Тем не менее его выводы добавляют важный штрих к нашему пониманию того, что такое «социальная жизнь» растений — и насколько она может быть сложной.
