Shutterstock

Jeśli jesteś podobny do mnie, udało ci się zabić nawet najtwardsze rośliny domowe (tak, pomimo doktoratu z biologii roślin). Ale wyobraź sobie świat, w którym twoje rośliny rzeczywiście mówią ci dokładnie, kiedy potrzebują podlewania. Ta myśl, jak się okazuje, wcale nie może być taka głupia.

Być może jesteś zaznajomiony z rosnącą liczbą prac, które to robią dostarcza dowodów na rośliny są w stanie wyczuć otaczające je dźwięki. Teraz nowe badania sugerują, że mogą również generować dźwięki przenoszone w powietrzu w odpowiedzi na stres (na przykład suszę lub cięcie).

Zespół kierowany przez ekspertów z Uniwersytetu w Tel Awiwie wykazał, że między innymi pomidory i tytoń nie tylko wydają dźwięki, ale robią to wystarczająco głośno, aby inne stworzenia mogły je usłyszeć. Ich ustalenia, opublikowane dzisiaj w czasopiśmie Cell, pomagają nam dostroić się do bogatego akustycznego świata roślin – takiego, który rozgrywa się wokół nas, ale nigdy nie jest w zasięgu ludzkiego słuchu.

Rośliny mogą słuchać, ale teraz mogą mówić!

Rośliny to organizmy „osiadłe”. Nie mogą uciec od stresorów, takich jak roślinożercy czy susza.

Zamiast tego wyewoluowały złożone reakcje biochemiczne i zdolność do dynamicznego zmieniania wzrostu (i odrastania części ciała) w odpowiedzi na sygnały środowiskowe, w tym światło, grawitację, temperaturę, dotyk i lotne chemikalia wytwarzane przez otaczające organizmy.

Sygnały te pomagają im zmaksymalizować ich wzrost i sukces reprodukcyjny, przygotować się na stres i oprzeć się mu oraz tworzyć wzajemnie korzystne relacje z innymi organizmami, takimi jak grzyby i bakterie.

W 2019, wykazali naukowcy brzęczenie pszczół może powodować, że rośliny produkują słodszy nektar. Inni pokazał grał biały szum Arabidopsis, kwitnąca roślina z rodziny gorczycowatych, może wywołać reakcję na suszę.

Teraz zespół kierowany przez Lilach Hadany, który również prowadził wspomniane badanie nektaru pszczelego, zarejestrował dźwięki przenoszone w powietrzu wytwarzane przez rośliny pomidora i tytoniu oraz pięć innych gatunków (winorośl, pokrzywa zwyczajna, kaktus poduszkowaty, kukurydza i pszenica). Dźwięki te były ultradźwiękami w zakresie 20-100 kiloherców i dlatego nie można ich wykryć przez ludzkie uszy.

Zestresowane rośliny gadają więcej

Aby przeprowadzić badania, zespół umieścił mikrofony w odległości 10 cm od łodyg roślin, które były narażone na suszę (mniej niż 5% wilgotności gleby) lub zostały odcięte w pobliżu gleby. Następnie porównali nagrane dźwięki z niestresowanymi roślinami, a także z pustymi doniczkami i odkryli, że zestresowane rośliny emitują znacznie więcej dźwięków niż rośliny nieakcentowane.

Fajnym dodatkiem do ich pracy było również ujęcie dźwiękowe nagrania, zmniejszone do słyszalnego zakresu i przyspieszone. Rezultatem jest charakterystyczny „popowy” dźwięk.

Odgłosy roślin. Khait i in, CC BY-SA282 KB (Pobierz)

 Liczba pęknięć rosła wraz ze wzrostem stresu związanego z suszą (zanim zaczęła spadać wraz z wysychaniem rośliny). Co więcej, dźwięki można było wykryć z odległości 3-5 metrów – co sugeruje potencjał komunikacji na duże odległości.

Ale co właściwie powoduje te dźwięki?

Chociaż pozostaje to niepotwierdzone, odkrycia zespołu sugerują, że „kawitacja” może być przynajmniej częściowo odpowiedzialna za dźwięki. Kawitacja to proces, w wyniku którego pęcherzyki powietrza rozszerzają się i pękają wewnątrz przewodzącej wodę tkanki rośliny, czyli „ksylemu”. To wyjaśnienie ma sens, jeśli weźmiemy pod uwagę, że zarówno stres suszy, jak i cięcie zmienią dynamikę wody w łodydze rośliny.

Niezależnie od mechanizmu wydaje się, że dźwięki wydawane przez zestresowane rośliny miały charakter informacyjny. Korzystając z algorytmów uczenia maszynowego, naukowcy byli w stanie rozróżnić nie tylko, który gatunek wytworzył dźwięk, ale także, na jaki rodzaj stresu cierpiał.

Mamy teraz pierwszy dowód naukowy, że rośliny mogą wydawać dźwięki w powietrzu, słyszalne z odległości kilku metrów. Shutterstock

Dopiero okaże się, czy i jak te sygnały dźwiękowe mogą być zaangażowane w komunikację między roślinami lub między roślinami a środowiskiem.

Jak dotąd badania nie wykryły żadnych dźwięków z zdrewniałych łodyg gatunków drzewiastych (w tym wielu gatunków drzew), chociaż można było wykryć dźwięki z niezdrewniałych części winorośli (gatunek drzewiasty).

Co to może oznaczać dla ekologii i dla nas?

Kuszące jest spekulowanie, że te dźwięki unoszące się w powietrzu mogą pomóc roślinom w szerszym komunikowaniu swojego stresu. Czy ta forma komunikacji może pomóc roślinom, a być może szerszym ekosystemom, lepiej przystosować się do zmian?

A może dźwięki są używane przez inne organizmy do wykrywania stanu zdrowia rośliny. Na przykład ćmy słyszą w zakresie ultradźwięków i składają jaja na liściach, jak podkreślają naukowcy.

Następnie pojawia się pytanie, czy takie odkrycia mogą pomóc w przyszłej produkcji żywności. The Globalny popyt bo jedzenie tylko wzrośnie. Dostosowanie zużycia wody do poszczególnych roślin lub sekcji pola powodujących najwięcej „hałasu” może pomóc nam w bardziej zrównoważonej intensyfikacji produkcji i zminimalizowaniu ilości odpadów.

Dla mnie osobiście, gdyby ktoś mógł dać mikrofon mojej zaniedbanej wegetariańskiej grządce i wysłać powiadomienia na mój telefon, byłoby to bardzo mile widziane!

O autorze

Alicja Hayward, biolog molekularny, Uniwersytet w Queensland

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.

ING