Hogyan kommunikálnak a növények a gyökereik segitségével - Prof. Ariel Novoplansky előadása - TEDx Jaffa

Prof. Ariel Novoplansky arról az egyedülálló módszerről beszél, ahogy a növények gyökereik segítségével kommunikálnak egymással. A növények összetett, nem verbális kommunikációs eszközök segítségével képesek egymást figyelmeztetni a leselkedő veszélyekre, ill. átadni egymásnak tapasztalataikat. Prof. Novoplansky és kutatócsapata átfogó vizsgálatokkal derített fényt a növények kommunikációs eszköztárára, ami fontos eleme lehet a mezőgazdasági tervezésnek. Kimutatta továbbá, hogy a növények egyfajta memóriával rendelkeznek.

Egy filozofikus kérdéssel kezdem.

Kitettem a képernyőre is, hogy lássák.

Ha az erdőben kidől egy szálfa, de nincs aki hallja,

vajon hangos-e akkor is a zuhanása?

Gondolom, ismerős ez a kérdés, melyet először

300 éve fogalmazott meg egy gondolkodó.

Ugyanezt a kérdést nemhogy filozofikusnak, de egyenest

nevetségesnek találnák a fa közelében élő növények,

amelyek évtizedeken keresztül hallgatták

a kidőlt fa jelzéseit és üzeneteit.

Mai előadásomban

a növényi kommunikációról lesz szó:

azokról a lehetőségekről, amelyekkel a növények

információt szereznek egymástól a környezetükről.

Mindannyian tudunk valamit a növényi kommunikációról.

A növények állandóan kommunikálnak az állatokkal.

Nem annyira a fejlett emlősökkel, amilyenek mi is vagyunk,

hanem inkább olyan apró teremtményekkel, mint a rovarok

és a madarak, amilyeneket a kép is mutat.

Hivalkodó virágaikkal magukhoz vonzzák ezeket a lényeket,

hogy elősegítsék beporzásukat.

Ez része a szexuális életüknek.

Nos, ez egyik módja a növények kommunikációjának.

A másik… --

A magok terjesztése fuvarszolgálatot igényel.

Ezért hát húsos gyümölcsöket érlelnek,

a belsejükbe rejtett nyalánksággal,

hogy az emlősök és más állatok magukkal vigyék ezeket --

új élőhelyekre, új környezetekbe.

Ez is kommunikáció: nézzék csak a színeket!

Ezek a színek nem nekünk szólnak.

Ez a kommunikáció másfajta lények sokaságára irányul.

Ezeket az egyszerű eszközöket

azért vetik be a növények,

mert szükségük van az állatok szolgálataira.

Mindezek azon a tényen alapulnak,

hogy az állatoknak agyuk is van.

El tudják dönteni, hogy leszedjenek-e egy adott gyümölcsöt

vagy meglátogassanak-e egy adott virágot.

Ilyenkor a növény az állat agyát használja a maga céljára.

A háttérben a döntés és a mozgás képessége rejlik.

Nem a növényé! Az állaté.

De a mi kutatásaink valami másról szólnak.

Azt próbáljuk kideríteni, vajon egymással is

szoktak-e kommunikálni a növények.

Szép példa az effajta kommunikációra

a "beszélő fák" esete.

Ez nem a saját kutatásainkkal kapcsolatos, hanem…

hanem más kutatásokkal, a világ más laboratóriumaiban.

A fák röghöz kötött lények… többnyire azok.

Miután kicsíráztak, egy helyben maradnak

egész életükre.

És ez évszázadokat is jelenthet.

Nem tudnak elszaladni.

És ez a körülmény nagyon megnehezíti az életüket,

mert rengeteg lény fenekedik rájuk.

A sok rovar, emlős és egyéb jószág

egyszerűen odasétál, és már le is harapta a fejüket.

Hacsak nem tesznek valamit ez ellen.

Az egyik ellenmódszer -- mert sok módja van annak,

hogy a növények megvédjék magukat a rágicsálástól --

szóval az egyik módszer az, hogy mindenféle kellemetlen

anyagot bocsátanak ki, ill. halmoznak fel magukban.

Ha megvan a vegyszer, akkor ezzel

képesek elriasztani a legelészők és más rágicsálók --

egy szóval a növényevők -- egy részét.

De ez még nem minden, amire képesek.

Ha a növényt megrágta valami,

akkor egyes fajok képesek rá,

hogy valamilyen szagot -- illékony anyagot --

bocsássanak ki, amely a levegővel eljut a növény

többi részéhez, vagy a szomszédos növényekhez.

Ezek a szomszédok, miután megkapták ezt az üzenetet,

egy másik növény közlését, kommunikációját,

maguk is méregtermelésbe fognak,

hogy elhárítsák a támadást -- ezúttal a rovarok támadását.

Ez bizony meglehetősen kifinomult viselkedés

egy agyatlan élőlény részéről -- nem gondolják?

No és mi másról szoktak még cseverészni? (Nevetés)

Épp ezt a kérdést feszegeti a mi kutatócsoportunk is.

Egészen pontosan az egyik projektünk kérdésfelvetése ez:

Képesek a növények hallgatózni -- kifigyelni a szomszédok

megpróbáltatásait, a stresszhatásokat, amelyek érik?

És felhasználni ezt az információt arra,

hogy ellenállóbak legyenek, jobb túlélési eséllyel?

Képzeljük el a következő szituációt.

Adva van egy növény, amelyet valami baj ér --

stressz, mint a szárazság vagy a magas sótartalom --

ismerős ez mindenkinek ebben az országban. Tehát a növény stresszben van.

Nyomorúságban tengődik. A kérdés a következő.

Vajon a szomszéd növény, amelynek sejtelme sincs --

legalábbis látszólag -- a másik növény kínjairól,

megérezhet-e valamit ebből, és a kommunikáció alapján

tehet-e valamit, hogy a bajt elkerülje.

Erről a piros nyílról beszélek itten.

Hogy kapunk választ erre a kérdésre?

Nem kell más hozzá, mint egy csomó magonc

és egy kés vagy egy olló.

Ha az ember levágja a növény gyökerét,

az hamarosan újabb gyökereket növeszt.

Ekkor aztán kiválasztunk olyan növényeket, amelyeknek

pontosan két gyökere van. Egy ötéves is megcsinálja!

Ha pedig egy növénynek hat gyökere lett,

kettőt hagyunk meg közülük -- két nagyjából egyformát.

Aztán úgy ültetjük el őket,

hogy az egyik gyökerük közös edényben legyen.

A közös edényen való osztozkodás lehetővé teszi,

hogy kommunikáljanak egymással, ha akarnak.

Ezzel kommunikációs csatornát nyitunk a gyökerek között.

Világos, hogy van egy másik kommunikációs csatorna is:

a levelek között azzal a mechanizmussal,

amelyet már említettem,

vagyis a levegőben terjedő illékony anyagok révén.

Hogyan tovább?

Stressz alá helyezzük az egyik növény egyik gyökerét,

és azt kérdezzük magunktól -- tudván, hogy az illető

nyomorúságosan fogja érezni magát -- szóval azt kérdezzük,

hogy vajon a másik mit lép a dologra!

Igen, de mit kell megfigyelnünk ehhez?

Olyasvalamire van szükség, ami egyszerűen mérhető.

Ezen kívül gyors reagálásra van szükségünk --

valamilyen fiziológiai válaszra, amit könnyű észlelni.

Egyik ilyen lehetőség abból adódik,

ahogy a növények nyitják-zárják a levelüket,

ha valamilyen problémájuk adódik.

A képernyőn --

több ezerszeres nagyításban --

apró pórusok láthatók egy növény levelén,

melyeken át gázcsere zajlik

a levél és környezete között.

Ezek a pórusok nyithatók és zárhatók.

Olyanok, mint egy-egy szellőző --

nagyon gyorsan működő fedéllel --,

melyeken keresztül CO2 megy be és O2 jön ki: oxigén.

Mellesleg ez teszi lehetővé számunkra azt,

hogy életben maradjunk ezen a bolygón.

Szóval, ha a növény jól érzi magát, ha nincs stressz,

kitárja ezeket a „sztómákat”, gázcserenyílásokat,

úgy, ahogy a képen láthatók.

A sztómák ezek a kis lyukak itt. Ha pedig

a növény gondban van, ha nem érzi jól magát,

például a szárazság miatt, akkor bezárja a pórusait.

Ez pedig mérhető dolog, lefényképezhető,

s a kép könnyen elemezhető.

Szóval a növények jól vannak. Kiválasztunk egy párat:

az egyiket stresszelni fogjuk, a másik a szomszédja lesz.

Ha tehát nincs stressz, akkor mindkettő jól van.

Jól bizony: nézzék a sztómákat!

Mintha mosolyognának!

Ilyen a növény, ha boldog.

De mi van akkor, ha vízmegvonással, szárazsággal,

stresszt okozok az egyik növény egyik gyökerének?

Nyomorultul érzi magát, bezárja a sztómáit,

ezeket a kis lyukakat, pórusokat itt.

De lám, a szomszédja, melyet semmi baj,

semmi stressz nem ért, szintén megérez valamit.

Kommunikáció van közöttük. De mire jó a hallgatózás?

Mire jó ez az információ a háborítatlan szomszédnak?

Elvégre semmi stressz nem érte!

Nos, ha a szomszédnak problémája támad, stressz éri,

jó esély van rá, hogy magunk is stresszhelyzetbe kerülünk

néhány perc, néhány óra vagy néhány nap múlva.

Jó erre időben felkészülni.

A jövőre való felkészülés

rendkívül fontos bármely teremtmény evolúciójában

és ökológiájában, környezeti kapcsolataiban.

A kérdés másik oldala sokkal izgalmasabb:

mért adna át a stresszelt egyed

egy ilyen fontos információt a szomszédjának?

Elvégre az az ellensége vagy a versenytársa is lehet!

Nos, a növények sokszor fantasztikusan nagyra nőnek.

Nagyobb lehet a kiterjedésük, mint egy futballpálya!

A biomasszájuk tömege több száz tonnát is elérhet.

És ez bizony jó nagy.

Ha a növényzetet valahol támadás éri,

nagyon jó érvek szólnak a mellett,

hogy az információ elterjedjen a többi között.

A növények ugyanis gyakran klónozódás miatt nagyok.

Rengeteg ikerrészük van, amelyek szétterjednek:

ilyenek a pázsitfüvek is az ember udvarában.

Vagy a földieper, amit megeszünk. Vagy a nyírfa.

Ezek mind vegetatív úton terjednek, klónozódnak,

de a sok egyed összefüggő egészet alkot.

Egyesek leválhatnak a többiről, a kapcsolat megszakad.

Jó ötlet tehát a hírt, a figyelmeztetést megosztani a többivel.

Stressz mindig előfordul. Ha az okfejtés helyes,

akkor valami még összetettebb dologra is lehet számítani.

Arra, hogy a stressz nélküli egyed megosztja az infót szomszédjával.

Tehát nemcsak a stresszelt növény ad át információt szomszédjának,

az is továbbítja a figyelmeztetést a maga szomszédjának,

és így tovább, egyre messzebb. Rendben?

Ezt könnyen ellenőrizhetik. Most, hogy a módszert ismerik,

önök is eltudóskodhatnak, ahogy én.

Itt ez a rendszer, melyet már megismertünk --

tudjuk, hogy az első szomszéd reagál,

a kommunikáció működik --

és további szomszédokat adunk hozzá.

És feltesszük ugyanazt a kérdést, mint korábban.

Vajon eljut az információ hozzájuk?

Vajon ez a háborítatlan szomszéd közli az információt

a további szomszédokkal?

És 15 perc múlva ezt látjuk. 15 röpke perc múlva!

Már három növény sztómái zárultak be!

Tehát a riadólánc működik,

a stressz nélküli növények továbbadták az információt.

És egy szűk órán belül mind az öt növény bekapcsolódott,

és ha még egy kis munkát befektetnénk,

ha a csoportom még egy kicsivel több munkát befektetne,

fogadok, hogy a tizedik növényig is eljutna a hír.

Vagyis nemcsak egyszerű kommunikáció valósul meg,

hanem az információt a háborítatlan egyedek is megosztják.

És itt -- ne feledjük-- agyatlan növényekről van szó!

Eddig megvolnánk, de csak azt mutattuk meg,

hogy van kommunikáció, és van információmegosztás --

azt nem bizonyítottuk, hogy mindez

a gyökereken keresztül valósul meg.

Egy biztos: a gyökerek összekapcsolt rendszert alkottak. Igaz?

Hogy eldönthessük a kérdést, vajon a hír a gyökereken

vagy pedig a hajtásokon, a föld feletti leveleken át terjedt-e,

illékony vegyületek segítségével, újabb növényeket teszünk a többihez:

olyanokat, amelyek gyökérzete nem kapcsolódik egymáshoz.

És lám, ha a növények gyökerei nem kapcsolódnak,

akkor, ebben az esetben, kommunikáció sincsen.

Ami közvetlen bizonyítéka annak, hogy a stresszjel továbbítása

a gyökérzeten keresztül terjed.

De van itt még egy fontos kérdés. Gondoljuk meg:

a sztómák, mint említettem, rendkívül gyorsan működnek.

Néhány másodperc vagy perc kell csak ahhoz,

hogy kinyíljanak és becsukódjanak, hogy aztán újra kinyíljanak

néhány másodperc, néhány pillanat múlva.

És csakugyan, ez is történik,

miután megkapják a „jön a farkas” jelzést.

De az emberben marad egy kis kétely:

hátha nem is olyan fontos ez az egész,

hátha teljesen jelentéktelen a való élet szempontjából.

Az igazán fontos kérdés tehát az:

vajon a növények okulnak-e a korábbi tapasztalataikból,

illetve a stressz alatti társuktól szerzett információ

jobb esélyt ad-e nekik, hogy szembenézzenek a jövő nehézségeivel --

az adott esetben a szárazsággal.

Ezt a kérdést egyszerű tisztázni.

Tekintsük a korábbi rendszert, melyet már megismertünk.

Íme, egy sor növény, melyek gyökere osztozik a földes edényeken:

az egyik kísérletben stresszt alkalmazunk,

a másik kísérletben nem alkalmazunk stresszt.

Mire is vonatkozik, hogy alkalmazunk-e stresszt vagy nem?

A növénysor első tagjának első gyökerére. Ennyi!

És akkor az egész rendszert igazi szárazságnak tesszük ki.

És ez már igazi teszt!

Teszt a való életben, nem csak póruspislogtatás, igaz?

Úgy ám!

Szóval, itt ez a boldog növény,

amelyik soha nem érzékelte egy szomszéd stresszes állapotát,

és lám, egy hónap alatt csontra száradt!

Amint az várható is az izraeli üvegházhatásos nyár

40 °C-os hőségében.

Na jó, ez itt senkit sem lep meg, látom.

De ez a társaság itt, más eset. Az egyik növény

egyik gyökerét szárazságnak tették ki,

mielőtt az igazi kísérlet elkezdődött,

mielőtt még az egész csapat megérezte volna az igazi szárazságot.

És egy hónappal később így néztek ki.

És nem azért, mert több vizet kaptak!

Hanem azért, mert olyan tapasztalatot szereztek --

egy olyan közvetett, kommunikatív tapasztalatot egy szomszédjuktól,

mely valamikor a múltban szárazságot élt át --,

majd ezt az információt valahogy eltárolták,

és későbbi életükben felhasználták ahhoz,

hogy át tudják vészelni a száraz időszakot.

Amit itt látunk, az tanulás és emlékezés

agy nélküli lények részéről.

Ez bizony nagy lecke számunkra!

És ezt a leckét olyan lényektől kaptuk,

amelyeknek agyuk sincsen, és mégis képesek tanulni és emlékezni,

hogy aztán ezt a környezeti információt később

a túlélési esélyeik növelésére fordítsák.

Szeretnék köszönetet mondani munkatársaimnak:

dr. Omer Faliknak, aki a legtöbb kísérlet

irányítója volt, Ishay Hoffmannak,

Yonat Mordochnak, Daniel Ben-Natan Sionnak,

Miri Vanununak és Oron Goldsteinnek;

és köszönöm a bőkezű pénzügyi támogatást,

melyet az Israel Science Foundation nyújtott.

És köszönöm önöknek is!

(Taps)