Marcin Zych jest biologiem i ekologiem roślin, a specjalizuje się w badaniu ich interakcji ze zwierzętami. Jest dyrektorem Ogrodu Botanicznego Uniwersytetu Warszawskiego i aktywnie popularyzuje wiedzę naturze. Zajmuje się również dendrologią, ewolucją strategii reprodukcyjnych roślin i ochroną różnorodności biologicznej. Wywiad prowadzi Agnieszka Krzemińska.

AK: Lubi Pan popularnonaukowe książki o roślinach?

MZ: Nie wszystkie, ale ostatnio z przyjemnością przeczytałem Prywatne Życie Łąki brytyjskiego rolnika Johna Lewisa-Stempela. Świetnie napisane i pozbawione takich konstruktów myślowych z którymi się fundamentalnie nie zgadzam.

AK: Jakich?

MZ: Chociażby takich, jak podkreślanie inteligencji roślin. Już w 1907 roku zdobywca Nagrody Nobla w dziedzinie literatury Maurice Maeterlinck wydał książkę w której jest sporo przykładów sugerujących istnienie u kwiatów jakiejś formy inteligencji. Ale każdy biolog wie, że te wszystkie zjawiska można wytłumaczyć ewolucją i adaptacją.

Zielona Świadomość

AK: Bestseller Petera Wohllebena Sekretne Życie Drzew to pean na cześć mądrości drzew i ekosystemów leśnych. Czyżby autor się mylił?

MZ: Nie, ale jak wielu innych niepotrzebnie nadmiernie antropomorfizuje rośliny, co polega na usilnym zrównywaniu występujących u nich cech i procesów z tymi znanymi u zwierząt. Tymczasem choć pochodzimy od wspólnego przodka i człowiek ma z kukurydzą około 60-70 procent wspólnych genów, zwierzęta i rośliny musiały się borykać z zupełnie innymi wyzwaniami ewolucyjnymi. Poza tym jest jeszcze kwestia definicji inteligencji. Podczas gdy w przypadku posiadających mózgi zwierząt możemy mówić, że szybka analiza zmieniających się warunków i reakcja na nie jest u wielu z nich rodzajem inteligencji, u bezmózgich roślin działa to inaczej.

AK: Według profesora Stanisława Karpińskiego z SGGW cała roślina jest jak jeden mózg w którym funkcję komórek nerwowych pełnią nerwy liści. Więc może potrafią jakoś tam myśleć?

MZ: Rzeczywiście, rośliny mają coś, co można uznać za rodzaj układu nerwowego, którego zadaniem jest przesyłanie informacji w formie impulsów chemicznych lub elektrycznych, co właśnie badał profesor Karpiński, ale to nie znaczy, że myślą, tak samo jak nie potrafią się uczyć. Podam przykład: w moim ogrodzie rośnie róża, która co roku wrasta w okno domu i rokrocznie muszę ją przycinać. Gdyby była bystra, toby pojęła, że w tym kierunku nie ma co leźć. Ale ona jest przystosowana, by wysyłać pędy w stronę lepiej oświetlonych miejsc, więc z uporem maniaka pnie się w stronę okna.

AK: Może niektóre z roślin są mniej, a inne bardziej pojętne. Monica Gagliano z University of Western Australia eksperymentowała z mimozami ustawiając je tak, że na liście kapała woda. One najpierw je zwijały, ale po jakimś czasie przestawały. Co więcej, po dwóch tygodniach przerwy pamiętały, że nie muszą chronić liści przed kroplami. To nie jest przekonujące?

MZ: Obawiam się, że można to wytłumaczyć prościej przebodźcowaniem. Standardowo mimoza zamyka liście w reakcji na pojedyncze bodźce ale nie jest w stanie w nieskończoność składać i rozkładać liści, bo rozłożenie trwa. Jeśli więc bodźców jest za dużo, przestaje na nie odpowiadać. Tak samo niektórzy twierdzą, że korzenie rośliny rosną w kierunku przepływającej wody, bo słyszą jej szum. Tymczasem one odbierają jej drgania. To kolejny przykład dowodzący, że stosując zwierzęce kategorie do opisu roślin, wiele zjawisk interpretujemy niepoprawnie. I trudniej nam docenić stosowane przez nie zupełnie fenomenalne, choć całkiem odmienne od naszych rozwiązania ewolucyjne.

Strategia Środowiskowa

AK: Ale przyzna pan, że komunikowanie się liści z korzeniami jednej rośliny albo różnych roślin robi wrażenie bardzo ludzkiego?

MZ: Rzeczywiście, to niezwykła adaptacja. W procesie ewolucji rośliny wykształciły mechanizmy wysyłania i odbierania sygnałów, co zapewnia im przetrwanie. Jeśli jedna ostrzeże drugą, łatwiej jej odeprzeć atak roślinożercy. Już w latach 90. XX wieku zbadano to na przykładach tytoniu, czy olszy, które w obecności uszkodzonych przez owady osobników zaczynały produkować substancje odstraszające zwierzęta. Co ciekawe, niekoniecznie był to sygnał od roślin tego samego gatunku. Ale ponieważ rośliny są uziemione i nie mają komórek nerwowych, transdukcja sygnału jest dużo wolniejsza, niż u zwierząt. Badania potencjałów elektrycznych wykazały, że ich przebieg z jednego końca rośliny na drugi może trwać kilka minut. Ma się to nijak do ułamków sekund w ciągu których zwierzę reaguje na bodziec.

AK: W małych roślinach ten sygnał idzie chyba szybciej, niż w drzewach?

MZ: Jasne, bo musi przebyć krótszą drogę. Ale wiele zależy też od tego, co ten sygnał ma spowodować: błyskawiczne zwinięcie się liści jak u mimozy, czy rozpoczęcie produkcji niesmacznych dla roślinożerców metabolitów, na przykład gorzkich tanin w drzewach. Tyle, że za tą reakcją na bodziec nie stoi jakaś myśl, tylko miliony lat ewolucji. Rośliny na pewno nic nie planują. Jeśli buk pod koniec sezonu zrzuca liście, to nie dlatego, że patrzy w kalendarz i decyduje: no tak, 1 października, najwyższy czas zacząć wycofywać z liści chlorofil. On otrzymuje takie sygnały świetlne, że liście zaczynają żółknąć. Gdyby jesienią słońce świeciło tak samo jak 1 czerwca, nie byłoby takiej reakcji.

AK: Dla czytelnika książki Wohllebena, który nie jest biologiem, największym odkryciem jest to, że nieme rośliny ze sobą rozmawiają, a w lesie korzenie drzew, krzewów, traw, kwiatów i grzybów tworzą komunikacyjną sieć, dzięki której wszystkie rośliny harmonijne ze sobą współpracują. Nazywanie tego systemu rodzajem zbiorowej inteligencji to też nadużycie?

MZ: Mowa roślin to bardzo ciekawa sprawa, bo choć nie potrafią one generować dźwięków, to są przykłady, że je słychać, choć jedynie na zasadzie pieśni odbitej. Na przykład kwiaty niektórych kaktusów mają płatki tak ukształtowane, że wzmacniają dźwięki wysyłane przez zapylające je nietoperze, dzięki czemu nie nadziewają się one na ciernie. A zatem jest to kolejna adaptacja. Ale faktycznie jeszcze bardziej zagadkowa jest odkryta w ostatnich latach sieć komunikacyjna w naturalnych lasach. Problem w tym, że my nadal nie do końca wiemy jak działa, w związku z czym wydaje się nam, że mamy tu jakiś rodzaj transcendencji, wspólnych procesów myślowych. Sądzę jednak, że gdy podobną rozmowę przeprowadzimy za kilkanaście lat, wiele pytań, które dziś pozostają bez odpowiedzi będzie wyjaśniona.

Współpraca Międzygatunkowa

AK: Jakie to pytania?

MZ: Tajemnicą pozostaje jaki proces stoi za emisją tych sygnałów i kto na niej korzysta. W przypadku osobników tego samego gatunku jest oczywiste, że wysyłanie ostrzeżeń do krewnych może zapobiec ich ewentualnej śmierci i tu łatwo wytłumaczyć, że chodzi o chronienie własnego genotypu. Jednak w tej rozmowie biorą też udział grzyby z którymi rośliny żyją w symbiozie oraz inne gatunki roślin. Eksperymenty wykazały, że system komunikacji transgatunkowej działa na przykład pomiędzy kukurydzą i tytoniem. Według mnie jest to związane z podobnymi mechanizmami fizjologicznymi, co zakłada używanie pewnego rodzaju wspólnego języka chemicznego, który odbierany jest jak inne sygnały środowiskowe, na przykład temperatura, czy wilgoć. Prawdę powiedziawszy, wiele z rozwiązań adaptacyjnych, chociażby w kwestiach mojego ulubionego seksu roślin, jest tak niesamowitych, że aż wydają się niemożliwe.

AK: Na przykład?

MZ: Chociażby oszustwa płciowe u niektórych gatunków storczyków, które produkują bukiet zapachowy identyczny z zapachem feromonów samic swojego zapylacza.

Manipulacja Naturalna

AK: Skąd storczyk wie, jak one pachną?

MZ: Nie wie. Po prostu w toku ewolucji w wyniku drobnych zmian genetycznych doszło do wytworzenia jakiegoś nowego szlaku metabolicznego, co spowodowało, że normalnie wytwarzany przez roślinę związek chemiczny, powiedzmy do wykrywania powierzchni płatka, by nie parował, zmienia zapach. To nie jest tak, że storczyk się zastanawia: hmm, a może gdybym ten węgiel połączył dwoma wiązaniami, a nie jednym, to będę lepiej pachnieć. Mutacja jest przypadkowa ale kiedy się okazuje atrakcyjna dla danego owada, to odpowiednio pachnący kwiat przyciąga większą ilość samców, co oczywiście przekłada się na wzrost efektywności rozmnażania i rozprzestrzenienie oraz utrwalenie mutacji. Z czasem mogą dochodzić kolejne, na przykład o charakterze morfologicznym. Lekka modyfikacja genetyczna może spowodować, że płatek staje się bardziej włochaty. I jeszcze bardziej pociągający dla samczyka.

AK: To się dzieje u wszystkich roślin?

MZ: Tak, choć zależy od pewnych trajektorii ewolucyjnych na które wpływają warunki panujące w danym miejscu i chwili. Niedawno skończyliśmy badanie populacji tego samego gatunku dzięgla, krewniaka marchwi, które rosły w trzech różnych miejscach w Polsce i na Litwie. Nie dość, że bardzo różniły się pod względem zapachu, to miały też zupełnie inny skład aminokwasów w nektarze. Takie mutacje mogą pojawiać się losowo albo wynikać z warunków glebowych (więcej azotu to więcej aminokwasów) ale jeśli przypadną do gustu okolicznym zapylaczom, to cechy te zaczną się utrwalać. Powiedzmy, że w jednym miejscu zapach A jest bardziej atrakcyjny dla występujących tam w dużych ilościach chrząszczy, a w drugim zapach B bardziej przypada do gustu muchom. To spowoduje, że lokalne populacje zaczną się ewolucyjnie rozjeżdżać, bo faworyzowana będzie ta kombinacja cech, która daje większą szansę skutecznej reprodukcji.

AK: Ale to dotyczy tylko naturalnych ekosystemów? Chyba adaptacyjna mądrość lasu jest większa, niż pola pszenicy?

MZ: Owszem ale to znów mylenie pojęć. Naturalne ekosystemy są stabilne dzięki połączeniom i strukturze populacji wynikających z milionów lat ewolucji. Stabilność sztucznych zapewnia człowiek. Udamawiając zboża celowaliśmy w takie cechy, które były korzystne dla nas, a nie dla roślin, więc w naturze udomowione rośliny albo zdziczeją albo w ogóle nie przetrwają. Pocieszające jest, że zapanowaliśmy tylko nad kilkoma najprzydatniejszymi i najbardziej plastycznymi gatunkami.

Plastyczne Rośliny

AK: Ile czasu zajmie roślinom przystosowanie się do zmian klimatu? Darwin mówił, że przeżyją nie najsilniejsze, czy najinteligentniejsze ale najbardziej plastyczne organizmy.

MZ: Miał rację, bo większe szanse na przetrwanie mają rośliny o szerokich spektrach adaptacji. Ponieważ jednak rośliny są nieruchome, a zmiany ewolucyjne, które umożliwiają im przystosowanie do nowych warunków są bardzo powolne i wymagają tysięcy pokoleń, to dla wielu gatunków roślin nagła zmiana klimatu będzie oznaczać ich koniec. W szczególności dotyczy to gatunków o wąskim zakresie tolerancji na poszczególne czynniki środowiska.

AK: Są jednak rośliny, które potrafią się szybko dostosowywać do niekorzystnych zmian i gdy zabraknie zapylaczy, przerzucają się na samozapylanie. Czy one sobie poradzą?

MZ: Akurat kwestia przejścia od samoniezgodności do samozgodności to kwestia jednego genu. Wymaga dość prostej zmiany, która może być utrwalona zaledwie po kilku pokoleniach. Przystosowanie do zmian klimatycznych dotyczy zmiany całej fizjologii rośliny, więc obawiam się, że dla większości roślin scenariusz na przyszłość jest dość ponury.

AK: Nie ma jak nasza inteligencja!

MZ: Właśnie. A wracając do pytania o wysyp książek o florze, to mnie on oczywiście cieszy, bo długo półki księgarń zdominowane były przez publikacje dotyczące fauny. Szkoda tylko, że tak popularne teraz opowieści o roślinach lepiej się sprzedają, jeśli tłumaczymy stosowane przez nie rozwiązania ewolucyjne uciekając się do nazewnictwa i przykładów ze świata zwierząt doszukując się w nich nawet jakiejś pseudofilozofii, czy transcendencji, kiedy wszystko jest łatwe do wytłumaczenia z punktu widzenia nauki.

Różnorodność Biologiczna

AK: Być może winny jest język, jaki stosują naukowcy do opisu tych skomplikowanych procesów, a inteligencja brzmi lepiej niż ewolucja. Sądzę też, że wielu laikom dopiero antropomorfizacja pozwala zauważyć i docenić świat roślin.

MZ: Popularność książek o roślinach wpisuje się w ogólnoświatowy trend powrotu do przyrody i dowodzi, że przestajemy je traktować tylko jako zielone tło dla naszego życia. Sądzę, że ludzie muszą dorosnąć do roślin. Ale pierwszy krok mamy za sobą, bo żeby zainteresować się tym, jak funkcjonują i zrozumieć jakie są fajne, najpierw trzeba je dostrzec. Wielu studentów przychodzących do mnie na pierwsze zajęcia sądzi, że rośliny są głupie i bezsensowne ale z czasem ich szacunek do tych organizmów wzrasta, nie ze względu na podobieństwo do nas, ile właśnie ze względu na inne od naszych sposoby działania.

AK: Pana też w roślinach pociąga ta odmienność?

MZ: Głównie, chociaż też ich niezwykła wprost różnorodność. Wystarczy pomyśleć, że samych roślin kwiatowych jest 400 tysięcy gatunków. Dla mnie odkrywanie ich świata jest nieustającą przygodą. Przecież to jest fascynujące na jak różne sposoby obchodzą swoje ograniczenia. Nie mogąc samemu uganiać się za partnerem do rozmnażania, wykorzystują wiatr, owady, zwierzęta, a od biedy zapylają się same. Nie mogąc uciec przed zagrożeniem stwarzają fantastyczne mechanizmy obrony mechanicznej, jak kolce i ciernie albo chemicznej, jak odstraszające zapachy, czy gorzkie smaki, czy trucizny. Sam często mówię studentom: Patrzcie, jakie te rośliny są cwane albo Jak fajnie to sobie wymyśliły ale stosuję te określenia jako figury retoryczne. Dopóki zdajemy sobie z tego sprawę, to możemy je stosować. Gorzej gdy uwierzymy, że rośliny są jak ludzie, bo wtedy zaczniemy dryfować w kierunku fantazji.

źródło: Ja, My, Oni, numer: 2/2019