Témata jako vnímání, paměť, učení nebo komunikace znějí spíš jako agenda psychologů než botaniků. Přesto se jimi rostlinná věda vážně zabývá a výsledky jsou fascinující. O tom, co všechno rostliny dokážou, jsme si povídaly s molekulární bioložkou a genetičkou Fatimou Cvrčkovou, která zkoumá rostlinné buňky, ale také záhadu liány, jež možná umí napodobovat své hostitele.
Vnímání, paměť, učení, komunikace. To jsou pojmy, které si většina lidí spojí spíš se zvířaty než s rostlinami. Jak je vědecký svět přijímá v kontextu botaniky?
Jsou tam vlastně dva typy problémů. První je čistě metodologický: jak zopakovat studii za naprosto stejných podmínek. Může se stát, že dva výzkumné týmy nedojdou ke stejným závěrům, přičemž ani jeden z nich nepodvádí. Stačí drobný rozdíl ve zdroji světla – chybějící nebo přebývající vlnové délky, které rostlina vnímá, nebo UV záření, které může měnit chemikálie v pokusu. Dokonce i to, že se z podlahy odpařuje lepidlo, může mít vliv. Prostě jsou to věci, o nichž experimentátor sám neví.
Druhý problém je interpretační. Může se stát, že dva vědci pozorují totéž, ale vykládají to z úplně jiného úhlu. Typický příklad: existuje u rostlin chování? Celý obor etologie vznikl pro živočichy a byl definován tak, aby na ně pasoval. Chování odlišují od jeho tělesných důsledků. Například když se přejídám, jde o chování, ale tloustnutí už je důsledek. Jenže rostliny nemohou projevovat případné chování jinak než právě prostřednictvím tělesných změn. A to celou diskusi komplikuje.
Přesto, dá se o chování rostlin smysluplně uvažovat?
Dá a je to docela fascinující. Vezměte si jarní plevele: rostlina reaguje na podněty z prostředí, jako je délka dne, teplota, zastínění sousední vegetací, a rozhodne se, že pokvete. Pokud ji někdo přerůstá, je to pro ni existenční krize. Musí rychle vyrobit semena, než ji soused zastíní. To je plnohodnotné rozhodování. A kde je rozhodování, tam má smysl uvažovat o chování, učení, možná i o podmíněných reflexech.
My jsme to s kolegy dokonce někde napsali, ale přiznám, že to není úplně většinový pohled. Učebnice stojí na definicích od zoologů.
Zmínila jste učení. Existují důkazy, že se rostliny opravdu něco naučí?
Existuje přinejmenším dobrý doklad habituace, tedy zvykání si. Například máme pokusy s citlivkou stydlivou, což je ta rostlinka, která zavírá listy při doteku nebo otřesu. Vědci ji nechali zažívat opakující se otřesy ve formě jakéhosi mini bungee jumpingu pro květináč a ona na ně po čase přestala reagovat. Zavírání listů je energeticky náročné, takže by se mohlo zdát, že se prostě vyčerpala. Ale tak to nebylo – na jiný typ podnětu reagovala dál normálně. A to je habituace v pravém slova smyslu.
Fatima Cvrčková
Molekulární bioložka a genetička, vysokoškolská pedagožka se specializaci na anatomii a fyziologii rostlin. Publikuje odborné překlady z angličtiny, je též spisovatelka a výtvarnice. Věnuje se i popularizaci vědy, od roku 1994 nepravidelně přispívá do časopisu Vesmír. Dále spolupracuje s Přírodovědci.cz a přispívá do pořadu Laboratoř ČRo Plus. Jejím manželem je český teoretický biolog Anton Markoš. Ve volném čase se ráda věnuje pěší turistice.
A pak máme čistě zahradnická pozorování, která by se tak dala vyložit: na podzim si někdy mladé stromky nechají omrznout první výhony, jako by ještě neuměly správně číst signály ročního cyklu. Jakoby potřebovaly čas, než se naučí, že v daném místě zkracující se den v kombinaci s určitou teplotou znamená: zabal se, přijdou mrazy. Starší větve téhož stromu to zvládají bez problémů.
Někde jsem slyšela, že rostliny umí i počítat. Je to pravda?
V jistém smyslu ano. Tabák například kvete při určitém počtu listů, tedy nějak si je počítá, i když přesný mechanismus neznáme. Ale co je molekulárně dobře zmapované, je počítání délky zimy. Ozimý ječmen nebo ozimá řepka musí na podzim vyrašit, přečkat zimu a teprve pak mohou kvést. Nestačí, aby se oteplilo. Musí si odpočítat dostatečně dlouhé chladné období. Děje se to přes postupné chemické úpravy proteinů obalujících DNA, které rozhodují o tom, zda se určité geny mohou nebo nemohou aktivovat. Geny pro kvetení jsou jakoby „zamčené“ a zima je postupně „odemyká“.
A pak je tu ještě měření délky noci, což je trochu paradox. Takzvané dlouhodenní rostliny ve skutečnosti nepotřebují dlouhý den, ale krátkou noc. Když jim uprostřed dlouhé noci na půl hodiny rozsvítíte, stačí to ke spuštění kvetení. Tak jako my i rostliny mají vnitřní oscilátor, biologické hodiny, které se pravidelně synchronizují se střídáním světla a tmy – a je třeba dostat dávku světla v noční fázi.
Rostliny tedy vnímají světlo. Ale co třeba zvuk?
Ano, rostliny reagují i na vibrace zvuku. Existují studie, které sledovaly, jak se mění genová aktivita rostlin vystavených zvuku, ať už hudbě, nebo standardizovaným tónům. Skutečně se něco měnilo a šlo to doložit. Když vědci porovnali tuto reakci s tím, jak rostliny reagují na obyčejné mechanické otřesy, bylo to dost podobné. Zvuk totiž není nic jiného než vibrace vzduchu. A rostliny na vibrace reagovat umějí. Asi ale nerozlišují, jestli je to Beethoven, nebo projíždějící tramvaj.
Je několik teorií, proč by vnímání zvuků mohlo být pro rostliny výhodné. Například podle jedné hypotézy by kořeny mohly vnímat zvuk tekoucí vody a navigovat k ní. Víme, že stromy u potoků do nich skutečně své kořeny směřují, a to nejen během sucha. Rostliny by také mohly vnímat bzučení přicházejícího opylovače a načasovat otevření prašníků právě na ten okamžik. Zatím jsou to ale spíše spekulace než doložené mechanismy.
A co vidění? Víme, že rostliny mají receptory na světlo, ale to je přece jen jiná kategorie než skutečný zrak.
Ano, receptory pro různé vlnové délky jsou u rostlin dobře popsané. Pomocí nich rostliny vnímají délku dne a směr přicházejícího světla, za nímž se natahují. Ale pak je tu ještě jeden fascinující příklad, který je o něco komplikovanější, a přímo s ním teď zrovna pracuji.
Jaký příklad?
Týká se liány zvané Boquila trifoliolata, původem z Jižní Ameriky. Před několika lety vyšla ve velmi seriózním časopise studie, která tvrdila, že tato liána dokáže přizpůsobit tvar svých listů hostitelské rostlině, po které se pne. Vyvolalo to velký poprask a spoustu teorií o tom, jak by to mohla dělat. Chemické signály od hostitele? Mikrobiom? Jedna studie dokonce ukázala, že mikrobiální flóra boquily se podobá mikroflóře hostitele.
Pokud bychom brali inteligenci jen jako metaforu, tak o ní jistě u rostlin mluvit můžeme. Ale i pokud přijmeme definici, že inteligence znamená prostě schopnost řídit své chování, tedy v případě rostlin i vývoj, na základě minulé zkušenosti – a tahle definice se občas najde i v učebnicích – pak ano, v tomto smyslu inteligentní jsou.
Pak přišla studie brazilsko-japonského vědce Yamashity, který spolupracoval s amatérským pěstitelem. A jejich zjištění bylo ještě více fascinující – boquila pěstovaná na umělé rostlině prý také měnila tvar listů. Jenže ten pokus neměl náležité kontroly. Udělal ho zahrádkář a vědec přišel k hotovému. Výsledky jsou tedy diskutabilní.
A jak to vypadá ve vaší laboratoři?
Dostali jsme grant od V. Kann Rasmussen Foundation a začali jsme boquilu zkoumat za kontrolovaných podmínek. Pěstujeme ji samotnou, na živých olivovnících i na věrných umělých napodobeninách olivovníku a břečťanu. A výsledky jsou zajímavé, ale asi jinak, než bychom čekali.
Zjistili jsme, že tvar listů boquily je opravdu neobyčejně variabilní. Ale zároveň se zdá, že ta variabilita nesouvisí s tím, po čem leze. Spíš ji ovlivňuje roční období, množství světla, možná jiné faktory. A do té přirozené variability se vejdou i tvary připomínající různé hostitele. Takže si kladu otázku: když vědci chodili po pralese a fotili boquilu na hostiteli, kterému se podobala, všímali si i případů, kdy se mu nepodobala? Nebo tam byl neúmyslný výběrový efekt pozorovatele?
Pravděpodobně z toho grantu vzejde publikace, která zpochybní, že boquila skutečně napodobuje své hostitele. Místo důkazu fascinujícího jevu přineseme důkaz fascinující přirozené variability. Ale i to je výsledek.
Tyhle teorie mě přivádí k otázce, jestli kolem rostlinné inteligence neobíhá také trochu pseudovědy...
Obíhá a je to zábavná kapitola. Existuje film ze 70. let The Secret Life of Plants, který je téměř nemožné sehnat, a pokud se vám to podaří, bude to pravděpodobně cenzurovaná verze. Důvod byste asi neuhodla. Hudbu k němu totiž složil Stevie Wonder a jeho právníci ji bedlivě střeží.
Film je postaven na stejnojmenné knize z přelomu 60. a 70. let, která je trochu bulvární, a je těžké ji brát vážně. Hodně prostoru v ní dostaly výzkumy Cleve Backstera, experta CIA na detektor lži, který se jednoho dne v práci nudil, připojil přístroj na pokojovou rostlinu a začal sledovat, zda z ní dostane signál, když k ní třeba přiloží zapalovač. Zjistil, že detektor reaguje, a prý dokonce i tehdy, když na to jen pomyslel. Začal tedy zkoumat telepatii u kytek a publikovat v parapsychologických časopisech. Seriózní pokusy o zopakování, které pochopitelně nevyšly, nicméně vypovídají zajímavé věci i o spolehlivosti detektoru lži jako takového.
Jedním z nejvíc fascinujících témat je komunikace – mezi rostlinami i mezi rostlinou a hmyzem. Co o tomto tématu dnes opravdu víme?
Když housenka okusuje list, rostlina uvolňuje těkavé chemické látky, které mají hned několik funkcí. Zaprvé: varují okolní části téže rostliny – sousední větve dostanou signál mnohem rychleji vzduchem než pomalým prouděním tekutin přes kmen. To je rozdíl vteřin až minut.
Zadruhé: tyto látky vnímají okolní rostliny a začnou preventivně produkovat své vlastní obranné látky, třeba alkaloidy nebo jiné toxiny. A zatřetí: některé z těchto chemických signálů se naučili číst i predátoři housenek. Takže například parazitické vosičky ucítí toto rostlinné „volání o pomoc“ a housenky zlikvidují.
Reklama
Často se mluví o altruismu, ale tady ten termín není na místě. Větve jednoho stromu jsou geneticky totožné, takže varování je vlastně komunikace sama se sebou, žádné sebeobětování. A i kdyby ne, proč by si rostlina měla nechávat signál jen pro sebe? Šíření vzduchem je prostě rychlé a efektivní a to, že signál vnímají i sousedi, ničemu nevadí.
A co vůně posekané trávy? Opravdu je to „volání o pomoc“?
Je to směs těkavých látek uvolněných po poškození. Spouští obranné reakce v okolí a mění chuť rostliny. Dokonce existují studie naznačující, že stáda býložravců se při pastvě orientují proti větru tak, aby postupovala směrem k rostlinám, které ještě „nevědí“, že soused byl okousán. Protože jakmile to vědí, začnou chutnat hůř.
Je fascinující, jak je vše se vším propojené. Když to tedy shrneme, jsou rostliny inteligentní?
Záleží, jak inteligenci chápeme. Jsou definice, které se výslovně odvolávají na funkce mozku, a ten rostliny opravdu nemají. Na druhou stranu: v jakém smyslu je inteligentní takový chytrý mobil nebo třeba vysavač? Pokud bychom brali inteligenci jen jako metaforu, tak o ní jistě u rostlin mluvit můžeme. Ale i pokud přijmeme definici, že inteligence znamená prostě schopnost řídit své chování, tedy v případě rostlin i vývoj, na základě minulé zkušenosti – a tahle definice se občas najde i v učebnicích – pak ano, v tomto smyslu inteligentní jsou.
