Augu intelekts

Grāmata, kurā ir apgalvots, ka augiem piemīt spējas sajust emocijas, rokenrola vietā izraudzīties klasisko mūziku un reaģēt uz vārdos neizteiktām cilvēku domām pat no simtiem kilometrus liela attāluma, The New York Times bestselleru sarakstā nonāca 1973. gadā. Pītera Tompkinsa un Kristofera Bērda “Augu slepenā dzīve” lasītājiem cēla priekšā apburošu leģitīmas augu zinātnes, šarlatānisku eksperimentu un mistiskas dabas pielūgsmes sajaukumu, un tajos laikos, kad arvien plašāku sabiedrības uzmanību iemantoja New Age domāšana, tas viss kairināja publikas iztēli. Dažas no neaizmirstamākajām pasāžām bija veltītas CIP melu detektoru ekspertam Klīvam Baksteram, kurš 1966. gadā ne no šā, ne no tā bija savā birojā augošai dracēnai pie lapām pieslēdzis galvanometru. Viņam par pārsteigumu, atlika pat tikai iedomāties, ka augu dedzina, un poligrāfa adata sakustējās, liecinot par auga stresa izraisītu elektrisku aktivitāti. “Vai augs spēja lasīt viņa domas?” vaicā grāmatas autori. “Baksteram šķita, ka vajadzētu mesties laukā uz ielas un visiem pavēstīt, ka augi spēj domāt.”

Baksters un viņa kolēģi turpināja melu detektoriem pieslēgt dučiem augu – lapu salātus, sīpolus, apelsīnus, banānkokus. Viņš apgalvoja, ka augi reaģē uz (labām vai sliktām) cilvēku domām, ja tie atrodas tiešā tuvumā, bet uz pazīstamu cilvēku domām pat no liela attāluma. Vienā no eksperimentiem, kam bija jānovērtē augu atmiņas spēja, Baksters atklāja, ka augs, kurš kļuvis par liecinieku cita auga slepkavībai (tā samīdīšanai), spēj identificēt slepkavu no sešiem aizdomās turētajiem, slepkavas priekšā uzrādot paaugstinātu elektrisko aktivitāti. Bakstera augiem piemita arī spēcīga pretestība pret starpsugu vardarbību. Daži uzrādīja stresa pazīmes, ja to tuvumā tika saplēsta ola vai verdošā ūdenī iemesta dzīva garnele, – šādus eksperimentus Baksters aprakstīja 1968. gada publikācijā žurnālā International Journal of Parapsychology.

Turpmākajos gados “Bakstera efektu” savos eksperimentos nesekmīgi centās atkārtot virkne nopietnu augu pētnieku. Tika pierādīts, ka lielākā daļa “Augu slepenajā dzīvē” aprakstīto eksperimentu nav zinātniski apstiprināmi. Taču grāmata jau bija atstājusi savu nospiedumu kultūrā. Amerikāņi sāka sarunāties ar saviem augiem un atskaņot tiem Mocartu, un gan jau dažs labs to dara vēl šobaltdien. Tas varētu šķist pietiekami nevainīgi, jo mūsu domāšanā par augiem droši vien allaž būs kāda romantiska stīga. (Luters Bērbanks un Džordžs Vašingtons Kārvers, kā stāsta, savu izcilo pētījumu laikā esot sarunājušies ar augiem un tos arī uzklausījuši.) Taču, pēc daudzu biologu domām, “Augu slepenā dzīve” viņu nozarei ir nodarījusi paliekošu ļaunumu. Tā, piemēram, Izraēlas biologs Daniels Čamovics, kuram nesen iznākusi grāmata “Ko zina augs”, uzskata, ka Tompkinss un Bērds ir “aizkavējuši nozīmīgus augu uzvedības pētījumus, jo zinātnieki kļūst piesardzīgi, kolīdz pētījumos pat tikai tiek pieminētas paralēles starp dzīvnieku un augu sajūtām”. Citi apgalvo, ka “Augu slepenās dzīves” iespaidā pētnieki, kas centušies iedziļināties “varbūtējās paralēlēs starp neirobioloģiju un fitobioloģiju” jeb, citiem vārdiem sakot, aplūkojuši iespēju, ka augi ir krietni vien gudrāki un līdzīgāki mums, apveltīti ar kognitīvām, komunikatīvām, informācijas apstrādes, skaitļošanas, mācīšanās un atmiņas spējām, sākuši nodarboties ar “pašcenzūru”.

Citāts par pašcenzūru parādījās 2006. gadā žurnālā Trends in Plant Science publicētā pretrunīgi vērtētā rakstā, kura autori, iespējams, mazliet pārdroši mudināja iedibināt jaunu pētījumu virzienu, ko varētu dēvēt par “augu neirobioloģiju”. Seši autori – to vidū amerikāņu augu molekulārbiologs Eriks D. Breners, itāļu augu fiziologs Stefano Mankūzo, slovāku šūnu biologs Františeks Baluška un amerikāņu augu bioloģe Elizabete Van Volkenburga – apgalvoja, ka novērojumos fiksēto augu sarežģīto uzvedību nevar pilnībā izskaidrot ar zināmajiem ģenētiskajiem un bioķīmiskajiem mehānismiem. Augiem piemīt spēja sajust un optimāli reaģēt uz daudziem vides noteiktiem mainīgajiem lielumiem – gaismu, ūdeni, gravitāciju, temperatūru, augsnes struktūru, barības vielām, toksīniem, mikrobiem, augēdājiem, citu augu raidītiem ķīmiskiem signāliem –, un tāpēc varētu pastāvēt kāda smadzenēm līdzīga sistēma, kas integrēti apstrādā visu šo informāciju un atbilstoši koordinē auga uzvedību. Autori norādīja, ka augos ir atklātas elektroķīmisko signālu pārraides sistēmas, kas līdzinās dzīvnieku nervu sistēmām. Tāpat viņi atzīmēja, ka augos ir atklāti tādi neiromediatori kā serotonīns, dopamīns un glutamāts, lai gan to nozīme pagaidām nav skaidra.

Tāpēc būtu nepieciešama augu neirobioloģija jeb jauna nozare, kuras “mērķis būtu izprast, kā augi uztver to augšanas apstākļus un integrēti reaģē uz vides nosacījumiem”. Rakstā tika apgalvots, ka augi uzrāda saprātīgumu, kas, pēc autoru sniegtās definīcijas, ir “iekšēja spēja apstrādāt gan abiotisku, gan biotisku kairinājumu radītu informāciju, ļaujot pieņemt optimālus lēmumus par turpmāko rīcību konkrētos vides apstākļos”. Neilgi pirms raksta publicēšanas Florencē 2005. gadā notika pirmā Augu neirobioloģijas biedrības tikšanās. Pēc gada – gan ar mazāk pretenciozu nosaukumu – sāka iznākt jauns zinātnisks žurnāls Plant Signaling & Behavior.

Vai augu neirobioloģija tiks uztverta kā pilnīgi jauna mūsu dzīvības izpratnes paradigma vai kā kaut kas pārmantots no duļķainajiem zinātnes ūdeņiem, ko iekustinājusi “Augu slepenā dzīve”, būs atkarīgs no tā, kam jūs par to vaicāsiet. Šī zinātnes virziena aizstāvji uzskata, ka mums jāpārtrauc augus uztvert kā pasīvus objektus – kā mēmas, nekustīgas mūsu pasaules mēbeles – un jāsāk tos uzlūkot kā mūsu pašu dzīves drāmu protagonistus ar augsti attīstītām izdzīvošanas spējām. Mūsdienu bioloģijai viņi pārmetīs, ka tā pievērsusies vienīgi šūnām un gēniem, un mudinās pievērsties organismam kā veselumam un tā uzvedībai vidē. Viņuprāt, mūsu nespēju novērtēt augu saprātīgumu izraisa tikai cilvēciska augstprātība, kā arī fakts, ka augu dzīve laika ziņā norisinās krietni vien lēnāk. Tajā pašā laikā augi dominē it visos Zemes biotopos, kopumā veidojot 90% visas planētas bioloģiskās masas. Salīdzinājumam cilvēki un citi dzīvnieki, pēc augu neirobiologa ieskatiem, ir “tikai nospiedumi”.

Daudzi augu pētnieki uzmācīgajai jaunajai nozarei tomēr pretojas – vispirms jau ar sešu autoru parakstītu asi noraidošu vēstuli (literatūrā tiek minēta kā Alpi et al.), kas bija atbilde uz Brenera manifestu un arī tika publicēta žurnālā Trends in Plant Science. “Vispirms jānorāda, ka nav nekādu pierādījumu tam, ka augos būtu sastopamas tādas struktūras kā neironi, sinapses vai smadzenes,” rakstīja vēstules autori. Tas gan nekad arī nav ticis apgalvots – manifestā bija runa tikai par “homologām” struktūrām –, taču laikam jau jēdziena “neirobioloģija” lietošana bez pašu neironu klātbūtnes daudziem zinātniekiem likās nepieļaujama.

“Jā, augi izmanto gan īslaicīgus, gan ilglaicīgus elektriskos signālus, tāpat tajos sastopami neiromediatoriem līdzīgi ķīmiskie signāli,” man pastāstīja viens no Alpi vēstules parakstītājiem, Santakrusas Universitātes emeritētais psiholoģijas profesors Linkolns Tezs. “Taču iesaistītie mehānismi ļoti atšķiras no tiem, kas darbojas īstās nervu sistēmās.” Tezs apgalvo, ka neirobiologu publikācijām raksturīga “pārspīlēta datu interpretācija, teleoloģija, antropomorfizācija, filozofēšana un aizraušanās ar spekulācijām”. Viņš ir pārliecināts, ka arī tie augu uzvedības veidi, kam patlaban nav izskaidrojuma, reiz tiks izskaidroti ar elektroķīmiskiem procesiem, taču bez ieslīgšanas “animismā”. Jeila Universitātes šūnu un molekulārās psiholoģijas profesors un arī Alpi vēstules parakstītājs (un viens no Tompkinsa un Bērda atmaskotājiem) Klifords Sleimans ir vēl skarbāks. “Augu saprātīgums ir muļķīgs pārpratums, nevis jauna paradigma,” viņš rakstīja elektroniskajā pastā. Alpi vēstuli viņš nodēvēja par “pēdējo nopietno zinātnes sabiedrības konfrontāciju ar plānprātīgo namu, kurā uzturas šādas tēmas”. Runājot par saviem kolēģiem ar žurnālistiem, zinātnieki reti izvēlas tik skarbus izteicienus, taču šis temats raisa spēcīgas jūtas – iespējams, tāpēc, ka tas tiecas izplūdināt skaidro robežu, kas dzīvnieku valstību nošķir no augu valstības. Domstarpības ir ne tik daudz par ievērojamākajiem jaunākajiem augu zinātnes atklājumiem, cik par to, kā tos interpretēt un nodēvēt: vai augos novērotā uzvedība, kas ļoti atgādina mācīšanos, atmiņu, lēmumu pieņemšanu un saprātu, ir pelnījusi, ka to dēvē šajos jēdzienos, vai arī šie vārdi ir lietojami, vienīgi runājot par būtnēm, kas apveltītas ar smadzenēm.

Neviens no dažādās jomās strādājošajiem zinātniekiem, kas nodarbojas ar augu intelekta pētījumiem un ar ko tiku runājis, necentās apgalvot, ka augiem piemistu telekinētiski dotumi vai spējas just emocijas. Tāpat neviens neuzskatīja, ka mums varētu izdoties kaut kur augos atklāt valrieksta lieluma orgānu, kas apstrādātu jutekļu tverto informāciju un noteiktu auga uzvedību. Pēc zinātnieku uzskatiem, daudz ticamāk augu intelekts līdzinās kukaiņu kolonijās sastopamajam, kur, kā uzskata, to veido individuāli nesaprātīgu būtņu tīkls, ko organizē savstarpējā sadarbība. Liela tiesa augu intelekta pētījumu ir iedvesmojušies no jaunākajiem atklājumiem tīklu darbībā, izkliedētajā datu apstrādē un spietošanā, kas ļāvis saskatīt smadzeņu darbībai līdzīgu uzvedību pat gadījumos, kad nav pašu smadzeņu.

“Ja tu esi augs, smadzeņu esamība nav nekāda priekšrocība,” saka Stefano Mankūzo. Droši vien Mankūzo ir nozarē kaismīgākais augu skatpunkta aizstāvis. Nevīžīgais, bārdainais, par četrdesmit gadiem nedaudz vecākais kalabrietis Mankūzo drīzāk atgādina humanitāro zinātņu profesoru, ne dabaszinātnieku. Kad šogad apmeklēju viņu Florences Universitātes Starptautiskajā augu neirobioloģijas laboratorijā, viņš pastāstīja, ka pārliecību, ka ļaudis augus vērtē pārāk zemu, viņš iemantojis kāda pusaudžu vecumā lasīta zinātniskās fantastikas darba iespaidā. Radikāli paātrināta laika dimensijā mītoši citplanētieši ierodas uz Zemes un, nespējot cilvēkos saskatīt nekādu kustību, nonāk pie loģiska secinājuma, ka mēs esam tikai “inerts materiāls” un tāpēc ar mums var izrīkoties pēc sirds patikas. Tā nu citplanētieši sāk mūs nežēlīgi ekspluatēt. (Jau vēlāk Mankūzo atrakstīja, ka tās bijušas laika gaitā deformējušās atmiņas par seriāla “Zvaigžņu ceļš” sēriju “Vienā acumirklī”.)

Pēc Mankūzo ieskatiem, tas, ka mēs “fetišizējam” neironus, tāpat mūsu tieksme uzvedību saistīt ar mobilitāti, mums liedz novērtēt augu spējas. Piemēram, tā kā augi nespēj aizbēgt un tiek bieži vien apēsti, ir tikai loģiski, ka tiem nav neaizstājamu orgānu. “Augiem ir modulāra uzbūve, un tāpēc tie var pazaudēt līdz pat 90% sava apjoma, bet neaiziet bojā,” viņš pastāstīja. “Dzīvnieku pasaulē nekā tamlīdzīga nav. Tas ir milzīgs dzīvesspars.”

Tiesa, daudzas no augu iespaidīgākajām spējām saistītas ar to eksistenciālo nolemtību būt iesakņotiem zemē, tāpēc tie nevar savu vajadzību apmierināšanai kaut kur doties vai aizbēgt, ja apstākļi kļūst neciešami. Augu biologi to dēvē par “vietsēžu dzīvesveidu”, jo, tā kā augam visu nepieciešamo atrast un sevi aizsargāt jāspēj, atrodoties fiksētā stāvoklī, tam piemīt ārkārtīgi plaša un niansēta izpratne par savu tiešo atrašanās vietu. Lai atrastu barības vielas un identificētu briesmas, nepieciešama augsti attīstīta jutekļu sistēma. Augiem piemīt 15–20 maņas, tajā skaitā piecas, kas ir tādas pašas kā mums: oža un garša (viņi reaģē uz ķīmiskām vielām gan gaisā, gan uz savas virsmas), redze (viņi reaģē uz dažāda viļņu garuma gaismu, kā arī uz ēnu), tauste (vītenis vai sakne “zina”, kad atdūrusies pret šķērsli), un, kā noskaidrots, arī dzirde. Nesen veiktā eksperimentā ekoloģiskā ķīmiķe Heidija Apela no Misūri Universitātes augam atskaņoja kāpura uzbrukuma skaņas, un augs, kuru patiesībā neviens negrauza, iedarbināja ģenētisko mašinēriju, kas izstrādā aizsardzībai nepieciešamās ķīmiskās vielas. Citā eksperimentā, kurš veikts Mankūzo laboratorijā un kura rezultāti vēl nav publicēti, tika novērots, ka auga saknes uzmeklē ūdens cauruli, pat ja tās ārpuse ir sausa, un tas ļāvis izteikt minējumu, ka augs kaut kā “dzird” caurulē plūstošo ūdeni.

Sakņu sensoriskās spējas aizrāva arī Čārlzu Darvinu, un vecumdienās viņš par augiem sāka interesēties jo īpaši – kopā ar dēlu Frānsisu ar augiem veicot ne vienu vien interesantu eksperimentu. Daudzos no tiem viņi izmantoja saknes vai spurgaliņas un novēroja, ka augi spēj sajust gaismu, mitrumu, gravitāciju, spiedienu un vairākas citas vides īpašības, kuru kopums nosaka saknes augšanas optimālo trajektoriju. Darvina 1880. gada grāmatas “Augu kustības spēks” noslēgums dažiem augu neirobiologiem ir kā pasāža no svētajiem rakstiem: “Nebūs pārspīlējums apgalvot, ka saknes galiņš, kuram piemīt spēks virzīt tam sekojošās auga daļas, darbojas līdzīgi zemāk attīstīto dzīvnieku smadzenēm, kas novietotas ķermeņa priekšdaļā, saņem iespaidus no maņu orgāniem un vada tā dažādās kustības.” Darvins uz augiem mūs mudināja palūkoties kā uz ačgārni apgrieztiem dzīvniekiem, kuriem to galvenie jutekļi un “smadzenes” atrodas zem zemes, bet vairošanās orgāni – virs.

Kopš tā laika zinātnieki ir atklājuši, ka ar saknēm augi spēj sajust ne vien gravitāciju, mitrumu, gaismu, spiedienu vai augsnes cietību, bet arī apjomu, slāpekli, fosforu, sāli, dažādus toksīnus, mikrobus un ķīmiskus signālus no citiem tuvumā esošiem augiem. Sastapušās ar nepārvaramu šķērsli vai toksisku vielu, saknes maina augšanas virzienu, pat vēl pirms nonākušas ar to tiešā saskarsmē. Saknes spēj atšķirt savējās no svešām, bet, ja tās ir svešas, – vai tās ir piederīgas pie tās pašas sugas vai citas. Parasti augi par sakņu vietu ar svešiniekiem cīnās, taču, kad zinātnieki reiz vienā puķupodā iestādīja tuvas radniecības Lielo ezeru šķēpenes dēstus, augi savaldīja savu ierasto sāncensību un pieejamos resursus sadalīja brālīgi.

Augi kaut kā savāc un apkopo visu informāciju par savu apkārtni un tikai tad “nolemj”, uz kuru pusi dzīt savas saknes un asnus; daži pētnieki lieto pēdiņas, norādot, ka tā ir tikai metafora, citi iztiek bez. Ja “uzvedības” jēdzienu attiecinām arī uz tādām parādībām kā sakņu trajektorijas izmaiņas, resursu pārdale vai spēcīgu ķīmisku vielu izdalīšana, augi nudien sāk izskatīties pēc rīcībspējīgiem aģentiem, kas uz vides izmaiņām spēj reaģēt krietni niansētāk un precīzāk, nekā varētu aprakstīt ar terminu “instinkts”. “Augi uztver sāncenšus un aug no tiem prom,” paskaidroja augu ekologs no Kalifornijas Universitātes Deivisā, kad viņam uzdevu jautājumu par augu spēju pieņemt lēmumus. “Daudz lielāku vērību viņi pievērš jau esošajai veģetācijai, ne citiem nekustīgiem objektiem, un ir gatavi reaģēt uz potenciālajiem konkurentiem, vēl iekams tikuši aizēnoti.” Tās ir visai sarežģītas darbības, un tomēr, tāpat kā lielākā daļa augu uzvedības, dzīvnieka acīm tās paliek vai nu neredzamas, vai ārkārtīgi lēnas.

Vietsēžu dzīvesveidam augi var būt pateicīgi arī par saviem īpašajiem bioķīmijas dotumiem, kas krietni vien pārspēj tos, uz kuriem spējīgi dzīvnieki un varbūt pat cilvēki. (Daudzi medikamenti, sākot no aspirīna un beidzot ar opiātiem, atvasināti no augu valstī izstrādātiem savienojumiem.) Tā kā augi nespēj kaut kur aizbēgt, tie izmanto sarežģītu molekulāro alfabētu, lai ziņotu par trauksmi, atvairītu vai indētu ienaidniekus vai saistītu dzīvniekus, kas to labā veic dažādus pakalpojumus. Nesen žurnālā Science publicētā pētījumā bija noskaidrots, ka daudzu augu izstrādātais kofeīns nav tikai aizsardzībai paredzēta ķimikālija, kā uzskatīja pirms tam, bet dažos gadījumos arī kā nektārā sastopama psihoaktīva viela. Kofeīns bites pamudina iegaumēt konkrēto augu un atgriezties pie tā, tādējādi kļūstot par uzticamākām un efektīvākām apputeksnētājām.