Думают ли растения?
Специально хотят нанести нам вред? Вырабатывают химикаты, чтобы отпугивать хищников? Убеждают животных переносить семена в другие места, чтобы расширить свой ареал? Подобные стратегии говорят о том, что растения способны строить планы и, возможно, даже учиться. Вы наверняка уже подумали: «Да ладно, не могут они ничего такого». Да, конечно, растения не думают так, как вы или я. Но любое живое существо хочет выжить и размножиться. Если говорить об эволюционной стратегии, то неважно, кто вы – «простое» растение или сложный суперорганизм, например человек, – любое вещество, которое вы вырабатываете (может быть, вы даже получили эту возможность случайным образом) и которое помогает выживать и распространяться большему количеству копий ваших генов, дает вам преимущество. Если вы – растение, то любое вещество, которое заставляет хищника подумать дважды, прежде чем съесть ваших «детей», будет полезно для вас. Подумайте об этом, когда в следующий раз будете есть перец халапеньо.
Вы знали, что растения в курсе, что их едят? Недавние исследования показали, что они не просто об этом знают: они не смиряются со своей судьбой, а пытаются себя защитить, чтобы остановить хищника[6]. В данном случае исследованию подверглось растение под названием резушка Таля (Arabidopsis thaliana), принадлежащее к семейству капустных. Резушка Таля стала первым растением, у которого удалось полностью секвенировать геном, так что ученые знают о работе ее организма намного больше, чем о любом другом растении. Чтобы посмотреть, знает ли растение, что его едят, ученые воссоздали вибрации, которые производит гусеница, когда ест листья. Кроме того, они записали другие вибрации, которое может почувствовать растение, например от дуновения ветра. И, как вы догадались, резушка отреагировала на вибрации, подражающие жующей гусенице, увеличив выработку слегка токсичных горчичных масел, которые тут же доставлялись в листья, чтобы отогнать хищников. На ветер или другие вибрации растение никак не отреагировало.
Маленькая капустка – резушка Таля – открыла миру сокровенное знание: растения знают, что их едят. И не просто знают, а всячески препятствуют этому.
Еще один пример – мимоза стыдливая (Mimosa pudica), которая вполне заслуживает своего имени. Она научилась защищать себя от посягательств, в том числе и поедания, сворачивая листья в ответ на прикосновение. Более того, сворачивание листьев более выражено, когда мимоза растет в местах, где ее часто трогают[7]. Ух ты! Думающие, рассуждающие растения! Это им тоже не впервой.
Растения реагируют на циркадные ритмы точно так же, как люди и другие животные[8]. В одном исследовании ученые обнаружили, что так называемый часовой ген в растениях определяет, в какое время дня растение будет вырабатывать инсектицид и оказалось, что это время совпадает со временем, когда на охоту выходит хищник. После удаления этого гена у растения оно потеряло способность вырабатывать токсин[9].
Растения реагируют на циркадные ритмы. Причем время выработки инсектицидов в их листьях совпадает со временем, когда на охоту выходят «растительные хищники».
Наконец, давайте сосредоточимся на растительных веществах, о которых вы наверняка и не слышали до того, как взяли в руки эту книгу: лектинах. Да, это не опечатка. Лектин, а не лецитин (жироподобное вещество в растениях и животных) и не лептин (вышеупомянутый гормон, контролирующий аппетит). Когда насекомое начинает есть листья с одной стороны растения, содержание лектинов на другой стороне почти мгновенно удваивается[10]: растение отчаянно пытается «отговорить» хищника есть его дальше. Как вы узнаете позже, лектины играют ключевую роль в оборонительных стратегиях, которые растения используют для самозащиты, а также в наносимом нам вреде.
Съедобные враги
Так что же такое лектины? По большей части (за одним важным исключением) это большие белки, содержащиеся в организмах растений и животных, и они – важнейшее оружие в арсенале стратегий, которые применяют растения, чтобы защищаться в своей вечной войне против животных. Ученые открыли лектины в 1884 году, исследуя различные группы крови. До этого момента вы, скорее всего, были знакомы только с одним знаменитым довольно печально знаменитым лектином – глютеном. Их существует намного больше, и вскоре я познакомлю вас с наиболее важными из них – и, поверьте мне, вам нужно о них знать. (Для затравки: 94 процента людей рождаются с антителами к лектину, содержащемуся в арахисе.)
Лектины – это клейкие «умные» бомбы. Они способны прикрепляться к молекулам сахара и нарушать передачу сообщений между клетками, вызывая хаос и воспаления.
Как именно лектины помогают растениям защищаться? Лектины в семенах, зернах, кожуре, скорлупе и листьях большинства растений прикрепляются к углеводам (сахарам), в частности к сложным сахарам – полисахаридам, в организме хищника после того, как он съел растение. Словно умные «бомбы», лектины прикрепляются к молекулам сахара, в основном на поверхности клеток других организмов – в особенности грибков, насекомых и других животных. Также они прикрепляются к сиаловой кислоте, молекуле сахара, которая встречается в кишечнике, мозге, между нервными окончаниями, в суставах и всех биологических жидкостях, включая выстилку стенок кровеносных сосудов, всех живых существ. Лектины иногда называют «клейкими белками» из-за этого процесса связывания; это значит, что они могут нарушать передачу сообщений между клетками или каким-то иным образом вызывать токсические или воспалительные реакции[11], как – мы обсудим позже. Например, когда лектины прикрепляются к сиаловой кислоте, один нерв утрачивает возможность передавать информацию другому нерву. Если вы когда-либо испытывали такой симптом, как туман в голове, скажите спасибо лектинам. Кроме того, лектины помогают вирусам и бактериям прикрепляться и связываться с намеченными целями. Хотите верьте, хотите нет, но некоторые люди (те, кто сильнее уязвим перед лектинами) из-за этой особенности больше подвержены вирусным и бактериальным инфекциям. Задумайтесь об этом, если вам кажется, что вы болеете чаще, чем большинство ваших друзей.
Агглютинин зародыша пшеницы – маленький лектин, который помогает набирать вес. Именно за эту его способность пшеницу в свое время сделали главным злаком человечества. Полным людям проще переживать голодное время!
Лектины могут вызывать не только проблемы со здоровьем, но и лишний вес. Причина, по которой пшеница стала главным злаком в северных широтах, состоит в том, что она содержит уникальный маленький лектин, который называется агглютинин зародыша пшеницы (АЗП) и отвечает за прибавление в весе после употребления пшеничного хлеба. Да, вы правильно прочитали. Пшеница помогала нашим предкам набирать или поддерживать вес в древние времена, когда еды часто не хватало; тогда «пшеничное брюхо» было весьма желательным атрибутом! И что бы вы думали? АЗП из «древних» сортов пшеницы никуда не делся и в современных сортах – отсюда и лишний вес. Мы рассмотрим все последствия этого в следующих главах.
Растение готово пойти на что угодно, лишь бы вы не ели его семена в том числе пожертвовать своими листьями. Лектины предназначены для того, чтобы либо сразу убивать съевшее их животное, либо по самой меньшей мере вызывать у него недомогание. Так или иначе, ослабленный враг более уязвим. Если предположить, что насекомое или другое животное остались в живых после первой встречи с растением, они быстро понимают, что не стоит есть растения (или их семена), от которых им становится плохо. Животное решает, что это растение не стоит есть, и уходит на более тучные пастбища, переключаясь на другие виды, а растение и его «дети» выживают. Опять-таки взаимовыгодная ситуация, ведущая к разрядке напряженности.