Бокила трехлистная, королева мимикрии

Вы читаете отрывок из книги «Революция растений» итальянского ботаника Стефано Манкузо, специалиста по нейробиологии растений из Флорентийского университета. Публикуется с небольшими изменениями с любезного разрешения издательства «Бомбора».

Бокила трехлистная (Boquila trifoliolata) – это, несомненно, самый удивительный пример мимикрии из всех, что существуют в природе. Растение известно уже давно, его изучали сотни ботаников, экспертов, любителей, описавших все основные периоды его роста в естественной среде. Тем не менее до совсем недавнего времени никто не знал о его поразительной способности к мимикрии.

В 2013 году во время расслабленной прогулки по лесу на юге Чили ботаник Эрнесто Джаноли вдруг увидел, что листья, трепетавшие на его пути, не принадлежат кустарнику, росшему в этом уголке леса. Подойдя поближе, он обнаружил, что на самом деле это листья лианы, обвивавшей кустарник, и эта лиана – бокила трехлистная, листья которой вдруг стали необычайно похожи на листья кустарника, по которому она карабкалась вверх. Ботаник чрезвычайно заинтересовался явлением и начал искать другие ветви бокилы поблизости, чтобы проверить, похожи ли они на увиденные. То, что он обнаружил, лишило ученого дара речи: на всех деревьях и кустах, на которые забралась бокила, она мастерски имитировала листья хозяина.

Уникальная бокила может с легкостью имитировать листья самых разных растений. Насколько мне известно, ни одно другое растение не обладает способностью делать нечто подобное. Даже орхидеи, считающиеся чемпионами мимикрии в растительном мире, могут имитировать только одно растение. В лучшем случае их цветы напоминают в общих чертах облик, свойственный цветам сразу нескольких других видов. Способность имитировать представителей других видов до недавнего времени вообще считалась прерогативой животных.

Возбужденный открытием, но все еще пребывающий в сомнениях по поводу того, что он видел, Эрнесто вместе со студентом Фернандо Карраско-Урра провел длительную серию опытов и проверок, необходимых для доказательства открытия. И окончательные результаты исследований оказались еще более поразительными, чем можно было вообразить вначале. Бокила не только способна имитировать растения, на которых она закрепляется, она делает еще более удивительные вещи. Произрастая поблизости от двух или трех растений разных видов, бокила способна изменить собственные листья на разных ветках так, чтобы они походили на листья того растения, которое ближе к конкретной ветке. Иными словами, один и тот же экземпляр бокилы может менять форму, размер и цвет листьев неоднократно в зависимости от того, какое растение оказывается с ним рядом.

Листья бокилы (V) и имитируемые ей листья разных деревьев (Т). Артистка может даже заостренный кончик отрастить, если таковой имеется у листа хозяйского растения (в центре). Фото: Gianoli & Carrasco-Urra, 2014.

Открытие Джаноли и Карраско-Урра имеет фундаментальные последствия. Способность изменять с такой поразительной гибкостью характеристики листьев означает наличие у растения способности менять собственную генетическую природу доселе невиданным способом. Я не эксперт в этой области, и мне нелегко представить себе достаточно четко те пути, которыми шло чередование бесчисленных способов и форм, посредством которых способность к мимикрии развилась у разных живых организмов. Тем не менее я полагаю, что можно достаточно уверенно утверждать: никакой другой вид не способен к мимикрии, предполагающей одновременное изменение формы, размера и цвета собственного тела.

Изменение одного параметра в целях мимикрии, как правило цвета, встречается довольно часто, изменение двух параметров – весьма вероятно, но сразу трех и одновременно – случай уникальный даже для мира животных, не то что растений. Способность к мимикрии, по идее, должна давать какое-то преимущество нашему уникальному зеленому артисту: однако какую выгоду может получить растение, заставляющее собственные листья подражать листьям дерева, которое его приютило?

Первое, что приходит на ум: она защищается таким образом от вредоносных насекомых. К примеру, если бокила делает свои листья похожими на листья растения, ядовитого для насекомых, питающихся зеленью, и научившегося таким образом отгонять вредителей, то, несомненно, она учится на чужих ошибках и достижениях. Подобная форма мимикрии называется бейтсовской – она получила свое название в честь английского естествоиспытателя Генри Уолтера Бейтса (1825–1892). Получается что-то типа ситуации, когда овца переодевается волком, чтобы затеряться среди хищников. Случаи бейтсовской мимикрии в мире растений весьма распространены: наиболее известны случаи защиты таким способом от травоядных животных. Например, растения семейства губоцветных, яснотка белая (Lamium album) и чистец лесной (Stachys sylvatica), способны имитировать листья крапивы.

Вторая гипотеза предполагает, что бокила, делая свои листья похожими на листья других растений, стремится не быть съеденной насекомыми – и это объяснение, будучи более простым, скорее всего, и есть правильное, согласно известному принципу Оккама. И действительно, в случае нападения насекомых растение, приютившее бокилу, пострадает сильнее – у него просто листьев больше. Так или иначе, но на сегодняшний день нет достаточно надежных доказательств ни первой, ни второй гипотезы. Ученые предполагают, что возможно и сочетание сразу нескольких причин, объясняющих подобную мимикрию.

Изменчивость листьев одной и той же особи Boquila trifoliolata (красные стрелки), оплетающей разные деревья: слева – «стандартный» лист вдали от деревьев; по центру – имитация цвета, жилкования и жесткости листьев Rhaphithamnus spinosus (синяя стрелка); справа – имитация размера (в 10 раз больше, чем слева!) и формы листьев Aextoxicon punctatum. Фото: Gianoli & Carrasco-Urra, 2014.

Эрнесто Джаноли отметил, что зафиксировать специфические характеристики каждого из листочков бокилы (например, зубчатость) оказалось весьма непросто: растение ловко «создавало впечатление наличия зубчиков», как бы рисуя их по краю листочка. Открытие этого уникального поведения стало спусковым крючком для массы вопросов. Самый важный из них – это не как бокила смогла с такой скоростью изобразить соседа, но как она узнает, кем ей срочно надо прикинуться.

В своей статье, впервые описывающей этот случай мимикрии, Джаноли и Карраско-Урра выдвинули две гипотезы. Первая гипотеза предполагает, что бокила улавливает некие летучие вещества, испускаемые соседом, и начинает процесс мимикрии. Однако это предположение кажется маловероятным – бокила в лесу обычно окружена десятками растений с более или менее мощными эманациями летучих субстанций. Вторая гипотеза предполагает горизонтальный обмен генной информацией с растением, на котором пристроилась лиана бокилы, осуществляемый с помощью микроорганизмов; она кажется еще более невероятной. Итак, пока тайны артиста остаются за семью печатями.

В сентябре 2016 года мы с моим другом и коллегой, профессором Франтишеком Балушкой из Боннского университета (мы являемся соавторами около 50 научных работ), выдвинули предположение, объясняющее загадку: мы думаем, что у растения есть нечто, что можно назвать «зрением». Это может показаться невероятным и фантастичным, однако, с моей точки зрения, это может оказаться вполне реальным. Думаю, вам интересно, почему мы так считаем, – попробую объяснить.

Еще в 1905 году знаменитый ботаник Готлиб Хаберландт (1854–1945) написал статью, вызвавшую большой скандал в научной, да и не только научной, среде, предположив, что растения способны воспринимать изображения, то есть наделены неким подобием зрительного восприятия. Эта способность возможна благодаря клеткам эпидермиса, которые имеют выпуклую форму и могут передавать, как линзы, изображения на нижние клеточные слои. Хаберландт считал, что клетки эпидермиса растений служат чем-то вроде глаз (совсем простых, даже примитивных) – подобные глаза есть у многих беспозвоночных. Эта теория очень понравилась Френсису Дарвину (1848–1925), сыну великого Чарлза и, как и его отец, действительному профессору кафедры физиологии растений Кембриджского университета. Френсис неоднократно упоминал эту теорию в своих статьях, подчеркивая ее научность и обоснованность.

Фотографии, сделанные Гарольдом Уоджером при помощи клеток эпидермиса листьев некоторых видов растений. Фото: Annals of Botany.

На конгрессе в Дублине Френсис Дарвин в своем докладе поведал о способности растений запоминать события и вести себя определенным образом, а Гарольд Уоджер (1862–1929), член Королевского общества, продемонстрировал пораженной публике многочисленные фотографии, для создания которых он использовал в качестве линз клетки эпидермиса различных видов растений. На фотографиях достаточно четко можно было увидеть портреты разных людей и пейзажи английской природы. Помимо оптических качеств клеток, фотоизображения показали, что наличие у растений примитивного зрения вполне возможно. А потом – ничего.

Как это часто случается в биологии с многочисленными теориями, особенно объясняющими жизнь растений, теория Хаберландта была благополучно забыта. Никто не озаботился ни доказательствами, ни опровержением. Возможно, предположение о том, что у растений есть зрение, было слишком смелым и эксцентричным для научного сообщества того времени и не заслуживало, по мнению ученых, ни временных, ни финансовых затрат. Теория Хаберландта канула в Лету – она не была упомянута ни в одной статье на протяжении последующих ста лет. Однако целый ряд удивительных открытий, сделанных в последние годы, подтверждающих на основе солидных доказательств возможность наличия зрения у растений, вновь вытащил ее на свет.

На самом деле эта функция, которую мы боимся признать у растений, есть у многих более примитивных одноклеточных организмов. Недавние исследования цианобактерии Synechocystis sp. PCC 6803 доказали, что она способна оценивать яркость и цвет падающего на нее светового луча с помощью многочисленных фоторецепторов. Клетка работает как микрообъектив, который измеряет свое местоположение по отношению к источнику света. Изображение источника света поступает через выпуклую мембрану клетки и проецируется на ее противоположную стенку – и провоцирует реакцию движения.

Другие одноклеточные организмы, имеющие более высокий уровень внутриклеточной организации, такие как динофлагелляты, обладают уже весьма хитроумно устроенными окелоидами (протоглазами), которые функционируют посредством линзы и сетчатки, как настоящие глаза. У большинства беспозвоночных окелоиды заменяются настоящими глазами, устроенными более или менее сложно, но заметно отличающимися от наших глаз. На самом деле сегодня, когда мы обсуждаем функцию зрения, следует учитывать, что в природе существует множество зрительных устройств, весьма разнообразных и несхожих между собой.

Динофлагеллят из семейства Warnowiidae с аппетитом глядит на тебя. Субклеточный протоглаз одноклеточного хищника неожиданно сложно устроен: он обладает «сетчаткой» из пластид, «линзой» из мембран эндоплазматической сети и «роговицей» из митохондрий. Фото: Franz Neidl.

Итак, у нас есть все предпосылки для выводов о том, что растения вполне могут обладать примитивной формой зрения. И это обстоятельство стало одним из наиболее вероятных объяснений изменчивой мимикрии бокилы. Наверное, вам интересно узнать, подтвердилась ли моя гипотеза? Еще чуть-чуть терпения, осталось совсем немного, и вы узнаете, к чему привели научные изыскания. «Красивые теории разрушаются уродливыми фактами», – вспоминал Эйнштейн.

От редакции. В начале 2017 года на страницах научного журнала Trends in Plant Science Эрнесто Джаноли попытался оспорить предположение Манкузо и Балушки о наличии зрения у бокилы: он склонен придерживаться изначально выдвинутых гипотез (влияние летучих веществ, горизонтальный перенос генов). Однако Манкузо и Балушка решительно стоят на своем и призывают к дальнейшим экспериментам. В настоящее время загадка мимикрии бокилы остается нерешенной. Но финальный аккорд опубликованного отрывка из книги Стефано Манкузо как минимум интригует.


Вас также могут заинтересовать статьи:
Стыдливая мимоза запоминает опускания и бесстыдно бздит
Живые листики найдены на Борнео
Есть ли у растений слух?


Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение