Vilma Kisnierienė. Ne gyvatės – augalai mus išvijo iš rojaus

Jei žmogus tobulai suprastų gamtą ir su ja sutaptų, meno nereikėtų. Jei pripažintume, kad gamta geresnė meno kūrėja nei mes, galėtume sakyti, jog menas yra gamtos stebėjimas ir rodymas kitam. Esamą įamžinti, nesamą sukurti. Bet iš nesamo sukurti tobulybės neįmanoma. Tad belieka atspindėti. Kad ir poezija... Poezija atsiranda įsižiūrint, apmąstant, iš vidinių poreikių ir galiausiai iš Dievo duotos galybės – vaizduotės. Anot V. Daujotytės, poezijoje turi išlikti pirminis lyrinis augališkumas, gyvybės ritmas. Sutinku, bet, manau, labiausiai poeziją lemia prarastojo rojaus ilgesys. Žmogui nesiseka susigrąžinti prarastąjį rojų ar sukurti naują tobulą pasaulį, bet vis bandoma. Kaip žinia, rojuje augo sodas, o jame tarpo tobulas grožis.

Pierre’o-Josepho Redouté  (1759–1840) piešiniai
Pierre’o-Josepho Redouté (1759–1840) piešiniai

Mokslininką ir poetą pasaulis vis dar stebina, jie kelia klausimus ir ieško atsakymų visą gyvenimą. Negaliu parašyti gražiau už Henriką Gudavičių, todėl pasinaudosiu jo poetiniais gebėjimais. Viename „Laiškų iš kaimo“ jis rašė: „Žvelgiant į aukštalipį apynį nesunku prisiminti, ką Dž. Reskinas yra pasakęs apie visiems žinomą gravitacijos dėsnį: Niutonas paaiškino, kodėl obuolys nukrito žemėn, bet jo visai nekankino nepalyginamai svarbesnis klausimas – o kaipgi tas obuolys taip aukštai pakilo? Aukštai juodalksnyje rusvuojančios apynio spurgos šį klausimą dar labiau komplikuoja: obels šakos auga ilgai, o apynys taigi yra žolė ir kasmet iš naujo kartoja šį nepaprastą kopimą į dvylikos metrų aukštį. Ir sukasi būtinai pagal laikrodžio rodyklę, pabandyk apsukti jį kitaip apie juodalksnį, tai jis per porą valandų vėl atsisuks, ir vyniosis taip, kaip jam reikia. Žinoma, Australijos eukaliptas užauga net šimto dešimties metrų aukštumo, ir jo viršūnėn taip pat nukeliauja vanduo su ištirpusiomis druskomis, o iš tos aukštybės leidžiasi į šaknis brangūs fotosintezės produktai. Kai šitaip pagalvoju, pradedu pavydėti tiems, kurie dabar studijuoja biofiziką, nes čia tikrai viskas yra kartu – ir bio­logija, ir fizika, čia reikia tikėti, kad šalia to įspūdingojo eukalipto ir smėlis yra gyvas.“

Kad smėlis yra gyvas – tikėti nereikia, o kad augalai yra ne tik nuolatiniai mūsų gyvenimo palydovai, bet ir paslaptingi organizmai, labai sudėtinga gyvybės forma, pripažinti turėtume. Augalams būdingi jutimai, aplinkos pažinimas, lemiantis tam tikrą elgesį, sprendimų priėmimą, ir, galima sakyti, tam tikras protas. Į klausimą apie apynį galėtume atsakyti: nes augalai turi fotoreceptorius, jaučia gravitaciją, savo kaimynus ir žemės sukimąsi. Apynys stengiasi išgyventi. Kokia augalų išgyvenimo strategija? Jiems būdingas nuolatinis augimas, lapai ir šaknys auga ne atsitiktinai. Reguliuojamas šaknų ilgis ir tankumas, ūglių augimas, lapų išsidėstymas. Keičiantis aplinkos sąlygoms, keičiasi ir augimo kryptis, o aplinkos resursai (maistinės medžiagos, vanduo, šviesa) įsisavinami optimaliausiai. Augalai yra ieškotojai. Jiems reikia būti pasiruošusiems susidoroti su daugybe nenumatytų biotinių ir abiotinių stresorių, reikia užtikrinti ne tik optimalų augimą, bet ir palikuonių gausą. Žydintys augalai pakeitė pasaulį. Menininkas greičiausiai sakytų – padarė jį gražesnį. Mokslininkas pirmiausia pastebėtų, jog žydintys augalai geriau prisitaikė išlikti, bet svarbiausia – susikūrė naujų bend­ravimo ryšių. Pasirodo, jie bendrauja. Ne tik seka, kaupia ir naudoja informaciją apie kintančią aplinką, bet ir dalijasi ja su kitais tos pačios rūšies atstovais ir netgi su svetimais. Kokia yra augalų kalba? Ar ji universali? Ar augalai turi žodyną?

Prisiminkime K. Binkį: „Žibuoklių kvapas ore plauko, / Nors pievoj jų ir nematyti. / Naktis nusviro jau ant lauko.“ Poetas užfiksavo augalų kvapą ne šiaip sau. Ar pagalvojote, kokiu tikslu kvepia augalai? Ar atkreipėte dėmesį, kad giedrą dieną augalai kvepia kitaip nei apsiniaukusią, ryte – kitaip nei dieną. Kvapas naudojamas bendrauti. Žinome, jog augalai sugeba pritraukti vabzdžius kvapu ir išskirdami nektarą, o kai jau yra apdulkinti, nebeturi prasmės jo gaminti. Dažniausiai apdulkintas augalas nustoja ir kvepėti. Nužydėjo ąžuolai. Ar kas matė? Poetai apdainuoja ąžuolų stiprybę, gal kuris rašytojas aprašė gilių kavos kartumą, lapų vainikais puošiame nugalėtojus. Tačiau žiedai nei labai kvepia, nei ypatingu grožiu pasižymi. Turbūt jau galėtumėte atsakyti: vėjas apdulkina ąžuolus, jam kvapas nesvarbus, todėl augalai nešvaisto savo cheminių resursų, ir mes pro žydintį ąžuolą praeiname.

Kvapas – tai ore ištirpusios lakios cheminės medžiagos. Šiomis medžiagomis augalai bendrauja tarpusavyje. Nėra jokių abejonių, kad jie reaguoja į kitų augalų užuominas. Pavyzdžiui, klevus užpuolus vabalams, ore pasklinda lakūs junginiai, kuriuos „užuodžia“ kaimyniniai medžiai. Užuodžia, t. y. turi receptorius, prie kurių cheminė medžiaga gali jungtis. Tuomet įsijungia sudėtingi signalų transdukcijos mechanizmai, medžio ląstelės pradeda sintetinti įvairias gynybines medžiagas. Juk augalai – galingos cheminės gamyklos. Jeigu vabalai užpuolė kaštonus, lapuose prasideda apsauginių cheminių junginių sintezė. Medžiai pradeda kovoti su savo priešais, informacija apie pavojų nusklinda ne tik į to paties medžio nepažeistus lapus, perspėjami ir kaimynai. Kai kuriuos augalus galėtume net įtarti šnipinėjimu, tačiau jie, suformuodami tam tikras bendrijas, gerai veši ne tik dėl resursų gausos ir jų racionalaus įsisavinimo, bet ir galėdami suprasti vieni kitus, suprasdami cheminę tarpusavio kalbą. Sudėtingas tas lakių cheminių junginių žodynas. Tuomet kyla klausimas, gal įmanoma augalų poezija? Jeigu poetas kuria tekstus vartodamas kasdienius žodžius, tačiau rasdamas tokius žodžių derinius, kurie įgauna nelauktų, netikėtų prasmių, virsta šedevrais, tai augalams greičiausiai reikia tikslumo, cheminio atitikimo, o ne improvizavimo. Poezija čia nepadės. Bet jeigu poeziją suprantame kaip universalios tvarkos ir tobulo grožio atspindį, gal tada kvapų harmonija galėtų būti poezija? Čia siūlau prisiminti, kad pirmas augalų lakus cheminis signalas, paveikęs žmonijos istoriją, buvo obuolio, Ievos paduoto Adomui, kvapas, ir galėtume teigti, kad ne gyvatės kaltos, kad buvome išvyti iš rojaus, o augalai.

Augalai gali priimti sprendimus? Geriausiai tai gali iliustruoti parazitinio augalo – branto (Cuscuta sp.) – gyvenimas. Branto daigas gali atskirti lakias medžiagas, kurias išskiria potencialus augalas-šeimininkas (pavyzdžiui, pomidoras). Jaunas brantas auga link šeimininko, kol pasiekia aukos stiebą ir pradeda siurbti maistines medžiagas. Gali atskirti silpnesnį augalą nuo stip­resnio, negana to, pagal šeimininko pajėgumą nusprendžia, kiek išauginti haustorijų – siurbtukų, kuriais prisisiurbs prie maitintojo. Sintetinti junginius brangiai kainuoja, auginti tam tikrus audinius –­ dar daugiau. Sakysite, brantas sugeba panaudoti svetimus signalus, nes jis parazitas. Tačiau ir įprastiniai augalai supranta, kas ir kaip auga jų kaimynystėje. Kiekvienas naudoja signalus savo fiziologinėms reakcijoms koordinuoti. Šia informacija gali pasinaudoti ir kaimyniniai augalai. Jų bendrijos didina atsparumą pažaidoms gaudami įspėjimus iš pažeistų kaimynų. R. Karbanas parodė, kad laukinis tabakas (Nicotiana sp.), augdamas arti pelyno (Artemisia sp.), apkarpomais lapais, tapo atsparus žolėdžiams. Buvo sukelti gynybiniai atsakai – tiek rūšies viduje, tiek tarprūšiniai. Lakių pelyno junginių pavidalu informacija apie pažaidas nusklido iki kaimynų. Tabako lapuose nesunkiai galime užfiksuoti padidėjusias gynybinių medžiagų (jazminų rūgšties ir daugiausiai, žinoma, – nikotino) koncentracijas, bet gynybinius atsakus sustiprino ir pupelės, ir pupos, ir miežiai, ir kukurūzai. Augalai susikalbėjo per 60 cm atstumą. Vasarą pasidžiaugę pjaunamos žolės kvapu, prisiminkite, kad tai ne šiaip sau kvapas. Tai augalų įspėjamasis šauksmas kitiems lapams ir augalams lakiu C6 alkoholių, aldehidų ir acetatų mišiniu apie užpuolusius žolėdžius. Aišku, žolėdis su žoliapjove per daug galingas. Bet jei užpuolė tik vabalai, pradedamos sintetinti gynybinės medžiagos, pavojingos kenkėjams. Augalai gali apsiginti? Žinoma. Pavyzdžiui, nuolatinei apsaugai nuo patogeninių mikroorganizmų augalai gamina, tiksliai dozuoja ir sekretuoja gynybinius baltymus fitoaleksinus. Dauguma mūsų esame įsidūrę, nusideginę, įsipjovę ar kitaip nuskriausti augalų. Tai fizinė gynyba, nulemta genetikos ir evoliucijos. Bet panaudoti cheminę gynybą – išskirti priešus atbaidančius ar toksiškus junginius, o dar geriau – pritraukti žolėdžių priešus, kad jie už augalus atliktų žudiko vaidmenį, reikalingas tam tikras mąstymas.

redoute2.jpg

Lakiomis organinėmis molekulėmis perduodant informaciją ir aktyvinant sisteminius gynybinius atsakus išnaudojama nemažai energetinių resursų, kurių augalai paprastai veltui nešvaisto. Prieš pradėdami sintezę, jie turi atpažinti ne tik savo priešus, bet ir draugus. Pavyzdžiui, vairenis (Arabidopsis sp.) atskiria savą nuo svetimo, giminaitį nuo pašalinio. Per chemines medžiagas, išskirtas ir atpažintas šaknimis. Taigi susipažinkime su dar vienu augalų žodynu – vandenyje tirpiais cheminiais junginiais. Bet čia turėtume nusileisti į požemio pasaulį, slepiamą nuo mūsų akių ir sunkiai tyrinėjamą. Augalai jaučia dirvožemyje šalia šaknų ištirpusius cheminius junginius. Požeminė cheminė komunikacija labai sudėtinga, nes jau dabar nustatyta daugiau nei 20 skirtingų, signalų funkciją atliekančių molekulių grupių. Šaknų zonoje daugiau nei 100 000 skirtingų medžiagų, vadinamųjų antrinių metabolitų, aktyviai naudojamų komunikacijai. Ši įvairovė būtina atsižvelgiant į mikroorganizmų, vabzdžių ir augalų gausybę toje pačioje šaknų zonoje. Tam, kad vyktų bendravimas, vienos rūšys turi išskirti chemines medžiagas, kitos – jas suprasti, t. y. turėti molekules, kurias šie junginiai aktyvina. Kruopščiai kontroliuodami sąlygas mokslininkai nustatė, kad signalai, sukeliantys visos miško bendrijos gynybinį atsaką, yra perduodami per požeminį šaknų-grybų tinklą. Ilgai šie sudėtingi simbiotiniai tinklai buvo tiriami, stengiantis suprasti augalų metabolizmą ir maistinių medžiagų apykaitos ciklus. Kanadietė S. Simard su kolegomis nustatė, kad požeminiais simbiotiniais tinklais, atsižvelgiant į poreikius, tarp medžių keliauja anglis, vanduo ir maistinės medžiagos. O įdomiausia, jog didieji motininiai medžiai maitina daigelius ir jaunus medelius, iki kurių neprasiskverbia saulės šviesa. Naudodami radioaktyvią anglį, į augalus patekdavusią žymėto dujinio anglies dvideginio pavidalu, mokslininkai galėjo sekti jos kelią gyvuose augaluose –­ tiek tame pačiame medyje, kuriame vyko žymėta fotosintezė, tiek šaknyse, tiek tarp atskirų individų, sujungtų į vieną sistemą požeminiais tinklais. Tada dar paaiškėjo, kad požeminis tink­las labai efektyviai perduoda ir informaciją. Maironio „Miškas ūžia, verkia, gaudžia“ įgauna visai kitą prasmę, kai įrodoma, jog medžiai gali pasikalbėti. Simard nustatė, kad medžiai buvo linkę ne konkuruoti, o bendradarbiauti, siųsti ne tik maistines medžiagas, bet ir nelaimės signalus bendrijai. Motininiai medžiai atskiria savo giminaičius nuo svetimų sodinukų siųsdami daugiau mikroelementų, remdami artimuosius ir informuodami apie žalingus aplinkos faktorius, taip suteikdami konkurencinį pranašumą iš to paties medžio sėklų išaugusiems augalams.

Dauguma augalų gyvena grupėmis, kur kaimynai konkuruoja dėl resursų, esančių virš žemės ir po žeme. Jie nustato aplinkos sąlygas suvokdami šviesos, krintančios ant lapų, kokybę, intensyvumą ir kryptį. Naudoja gravitaciją ir šviesą, kad susiorientuotų erdvėje ir užimtų optimaliausią padėtį aplinkoje. Antžeminę konkurenciją dažnai lemia požeminiai procesai, todėl, galima sakyti, požeminiai signalai lemia antžeminių vyksmų išraišką. Pavyzdžiui, sprigė (Impatiens sp.) gali atskirti savo giminaičius tik tada, kai aplink jos šak­nis yra kitų augalų šak­nys. Giminaičių atpažinti nepavyksta, jeigu šaknys paveikiamos sekrecijos inhibitoriais. Įsivaizduokime situaciją, kai tarp atskirų individų išaugo konkurencija dėl šviesos, nes jiems reikia gauti užtektinai energijos fotosintezei. Jeigu dirvožemis turtingas, konkuruojant resursai paskirstomi į lapus, augalas ne tik sustiprina savo lapiją, bet ir stengiasi užstoti šviesą kaimynams arba netgi išskirti į šaknyną fenolinius junginius, slopinančius varžovų augimą. Jeigu šalia auga giminaičiai, jiems stengiamasi šviesos neužgožti, todėl resursų paskirstymas į lapus ir šaknis pasikeičia, ilgėja stiebas, keičiasi šakojimasis.

redoute.jpg

Daug mokslinių metodų pasitelkiama tiriant augalus. Jeigu į sudėtingą ir nuostabų augalijos pasaulį pažvelgtume atidžiau pasitelkdami biofiziką, atrastume, kad augalai, perduodami informaciją, gali generuoti elektrinius signalus, kurių genezė gana panaši į žmogaus nervinių impulsų generavimo mechanizmą. Pirmas žinomas augalų veikimo potencialas užregistruotas medicinos fiziologui J. Burdonui-Sandersonui tiriant jautrųjį musėkautą (Dionea muscipula Ellis) 1873 m. Anglijoje. Tuo metu dar nesupratome mūsų smegenų veikimo principų, elektrofiziologiniai tyrimai tik prasidėjo. Dabar neurobio­logijai tapus vienu svarbiausių mokslų, vėl atsigręžiama į augalus. Jeigu mikroskopiją galime pasitelkti tirdami struktūrinius pokyčius, elektrofiziologija mums padeda išaiškinti funkciją. Šių metodų privalumas – galimybė tirti fiziologines reakcijas gyvos ląstelės arba viso organizmo lygiu. Siejant molekulių struktūrines savybes su funkcija, galima aiškintis, kaip fizikinė informacija (šviesa, gravitacija, temperatūra, mechaninis poveikis) virsta reikšminga bio­logine informacija. Atsiranda galimybė aiškintis biologinius mechanizmus. Jau įrodyta, kad augalai turi greitus sisteminius atsakus ir elektriniais signalais perduoda gyvybiškai svarbią informaciją dideliu atstumu koordinuodami daugelį svarbių fiziologinių funkcijų. Akivaizdžiausia veikimo potencialų signalinė reikšmė stebint, kaip elektriniais signalais augalai sprendžia sausros problemą. Augalai turi poras – žioteles, per kurias vyksta dujų apykaita per fotosintezę. Bet kartu per žioteles garuoja vanduo. 95–97 % šaknų sistemos įsiurb­to vandens yra prarandama vykstant transpiracijos procesui. Taupant vandenį žiotelės atveriamos dieną, kai vyksta fotosintezė, ir užveriamos naktį, kai miegama. Bet jei dirvožemis išdžiūvo, vandenį reikia pradėti taupyti nedelsiant. Greitis yra viena vertingiausių elektrinio impulso sklidimo savybių. Kaip informacija nukeliaus į lapus iš šaknų, kuriose yra drėgmės sensoriai? Elektrinis signalas nusklis stiebe esančiais rėtiniais indais, net nereikia jokių neuronų. Medžiai, nepaisant savo dydžio, privalo greitai reaguoti į aplinkos pokyčius, tačiau jie – vieni iš sunkiausiai tiriamų signalų perdavimo objektų. Šiam tikslui geriau tinka kukurūzai. Mokslininkai nustatė, kad dėl sausros kukurūzuose (Zea mays) sugeneruotas veikimo potencialas per floemą buvo perduotas iš šaknų į lapus. Šis signalas inicijavo žiotelių uždarymą, na, ir, aišku, CO2 asimiliacijos sumažėjimą, kurį mokslininkai galėjo užfiksuoti. Negana to, panašiai pakito šaknų siurbiamoji jėga, kai lapai buvo paveikti dirgikliu ir sugeneruotas elektrinis impulsas. Mokslininkams vis nepavykdavo tiesiogiai užregistruoti floemos elektrinių signalų, nes rėtinius indus sunku pasiekti elektrodais. Kol nebuvo sugalvota pasinaudoti amarų siurbtukais. Amarai įsiskverbia į stiebą, o mokslininkai savo elektrodus įveda į amarų siurbtukus. Fantastiška technologija, leidusi įrodyti, kad jei augalai yra veikiami lapgraužių, elektrinius signalus galime užregistruoti ne tik pažeistame, bet ir visuose lapuose. Turime vadinamąjį sisteminį atsaką. Veikimo potencialai aktyvina fermentines sistemas, prasideda biocheminės reakcijos, imamas gaminti etilenas. Čia jau dujos, lakus signalas. Tirdami veikimo potencialus mokslininkai nustatė, kad augalai gali netgi skaičiuoti. Jautriojo musėkauto gaudyklė užsivers tada, kai bus sugeneruoti 2 veikimo potencialai, dar po dviejų aktyvinamas streso hormono jazminų rūgšties signalinis kelias ir dar trys reikalingi, kad įsijungtų vabzdžius virškinančių fermentų – hidrolazių – sintezės mechanizmas.

Augalai protingi ir racionalūs, nes gerokai anksčiau įsikūrė žemėje nei žmogus. Ankstyviausios fosilijos, rodančios augalų buvimą sausumoje, yra 450 mln. metų senumo iš vėlyvojo ordoviko periodo. S. Nėris rašė: „Manęs dar nebuvo – / Alyvos žydėjo – / Manęs nebebus jau – / Jos vėliai žydės...“ Sako, Černobilyje augalai vešėte veši. Tad kas čia žemėje stipriausias? Nesvarbu, jog augalai negali palikti blogos aplinkos, negali nulėkti prie upės pasiieškoti vandens ar mineralų – į derlingesnį dirvožemį, negali nueiti į vakarėlį susirasti partnerio. Augalai labai gerai prisitaikę išlikti: jaučia orų sąlygas, užuodžia pavojų, bendrauja, kad išgyventų kintančiomis aplinkos sąlygomis. Juose ir tarp jų vyksta labai įdomus gyvenimas. Tik žmogaus akis per greita, kad tai gebėtų pamatyti. Kai atsirado galimybė filmuoti ir fiksuoti bent vieno kadro kas 10 min. intervalu, pasidarė akivaizdu, jog augalo šaknis auga ne tiesiai, kaip įsivaizduotume, o šliaužia tarsi kirmėlė. Taip pat aiškiai matyti, kaip auga vynuogė ar ieško atramos žirnis. Kaip ieško raistenė (Hydrocotyle) geriausios vietos įsišaknyti. O mes tik galime juos stebėti ir džiaugtis. Kas, ieškodamas tobulo grožio ir harmonijos, kas, bandydamas suprasti vieną iš gyvo organizmo informacinio tinklo reguliavimo mechanizmų. Kadaise Pierre’as-Josephas Redouté, garsiausias botanikos iliustratorius, gėlių Ra­phae­lis, akvarelėse tiksliai pavaizdavo kiek­vieną žiedo struktūrinį elementą, kiekvieną morfologinę augalo dalį, ir tai buvo tobuli paveikslai. Kadaise Van Goghas piešė vilkdalgius. Kadaise žavėjo R. Rakausko „Žydėjimas“. O dabar einame žiūrėti lavongėlės (Amorphophallus sp.). Bet irgi ne visi. Kam nors dar mielas pjaunamos žolės kvapas, nors jo paskirtis – perduoti informaciją augalams, kam nors gražus lietuviškos obels ar neužmirštuolės žiedas, o kas nors registruoja augalų veikimo potencialus, tikėdamas, kad pavyks suprasti trupinėlį gyvybės paslapties.

Gyvybes_mokslu_centras_LM.png

Komentarai  

 
#1 Laima 2017-11-16 18:45
Puiku. Ir poetiška, ir moksliška.
Cituoti | Siūlau šalinti
 

Loading

Festivalis „Vaidiname žemdirbiams 2018“

 

 

 

Rėmėjai

 

 

 

 

Komiksai

10 litų

Dusburgiečio kronika

 

 

 

 

Menininkų portretai

Draugai

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Literatūra ir menas © 2016

Skaičiukai