Ei hassumpaa käyttäytymistä - kasvien viestit, muisti ja älykkyys

Kalifornian yliopistossa ekologina toimivan Richard Karbanin vuonna 2008 "Ecology Letters" sarjan julkaisu totesi, että kasvit kykenevät korkean tason sofistikoituun käyttäytymiseen, jota pidettiin aikaisemmin ominaisena vain eläinkunnalle. Monet kasvit keräilevät ruokansa strategisesti ja tietyt kasvilajit saattavat jopa tapella samoista luonnonvaroista. Kasvit kommunikoivat hyvin laaja-alaisesti ja jotkut jopa kirkuvat apua. Kasvit kykenevät vastaamaan kiihokkeisiin sen mukaisesti, millaisia aikaisempia kokemuksia heillä on elämänsä varrella kertynyt.

Toukokuussa 2009 Italian Florenceen kokoontuneet "kasvien neurobiologian" tutkijat keskustelivat avoimesti kasvien aivojen etsimisestä. "Plan Cell & Environment" -lehden kesäkuun numero oli omistettu kasvien käytökselle ja lehden ensimmäinen artikkeli käytti käsitettä "kasvien älykkyys".

Kasvien kasvupiste liikkuu vuorokauden aikana ympäri kuin majakka. Lihansyöjäkasveihin kuuluva "Venus flytrap" (Dionaea muscipula) liikkuu kuin eläin. Kun kärpänen laskeutuu sen avoimiin leukoihin, niin leuat sulkeutuvat alle sekunnissa. Kun vesikirppu osuu vesiherneen (Urticularia sp.) kuppiin, niin salaovi aukeaa 30:ssa millisekunnissa ja kirppu päätyy vesiherneen ruuansulatuselimistöön.

Valkomulperin (Morus alba) kukissa on keltaista siitepölyä, jonka Caltechin tutkijat raportoivat vuonna 2006 lähtevän liikkeelle nopeudella, joka ylittää 0.5 machia. Tutkijaryhmän jäsen, James Housen mukaan siitepölyn viskaaminen on edelleenkin nopein koskaan havaittu biologinen liike.

Kasvit myös erittävät aineenvaihdunnallisia tuotteita, jotka laajentavat huomattavasti kasvien perusaineenvaihduntaa. Montanan yliopiston tutkija Kerry Metlenin mukaan kasvit ovat hämmästyttävän taitavia kemistejä. Tämä tuo kasvien käytökseen käyttäytymistieteilijöiden kaipaamat ominaisuudet: tapahtumien suhteellisen nopean alun ja mahdollisuuden kääntää tapahtumien suuntaa.

Kasvit metsästävät juurillaan ja vuosikymmenten tutkimukset osoittavat heidän olevan tämän suhteen varsinaisia strategikkoja. Juuret pystyvät suuntautumaan antoisille maaperän alueille ja välttelemään kasvua maaperän kuolleilla alueilla.

Long Li:n maatalousyliopistossa Kiinan Pekingissä on tutkittu härkäpavun (Vicia fava) fosforin saantia. Kun kasvit asetettiin fosforiköyhään agar-geeliin, niin kasvit ryhtyivät toimenpiteisiin. Kasvien juuria ympäröivät alueet hapattuivat, mikä ilmeni geelisssä malaatti- ja sitraattipitoisuuksien tiivistymisenä ja pH:n kahden yksikön putoamisena kuuden tunnin kuluessa. Alentunut pH lisää kasvien fosforinottokykyä, joten kasvien juuret metsästivät tarvitsemansa ravinteet käyttämällä apunaan kemiaa.

Eräs euraasialainen kaunokki (Centaurea biebersteinii) kasvaa siellä täällä sekalaisten kasviyhteisöjen jäsenenä. Sen juuret erittävät ainetta nimeltä "catechin", joka tekee tietynlaisten maaperien fosforin helpommin käyttökelpoiseen muotoon. Kun kyseinen kaunokki siirtyi Pohjois-Amerikkaan, niin siitä tuli alkuperäislajistoa syrjäyttävä maarosvo. Kasvin eurooppalaiset kumppanit eivät näytä kasvin eritteistä kummemmin piittaavan, mutta eräät pohjois-amerikan lajit eivät siedä niitä lainkaan. Tässä tapauksessa kätevä ruuansulatuksen etu muuttuikin kemialliseksi aseeksi.

Vuoden 2006 Planta -julkaisun tutkijoiden mukaan jotkut kasvilajit osaavat myös taistella vastaan. Lupiini (Lupinus sp.) ja asterikasveihin kuuluva Gaillardia grandiflora pystyvät kasvamaan Centaurea biebersteiniin kanssa samalla alueella. Kun kyseiset kasvit altistetaan catechinille, niin niiden juuret erittävät ylimääräisiä oksalaatteja. Gaillardia erittää niitä nelinkertaisen määrän ja lupiini jopa 40-kertaisen määrän.

Kun kasvit kirkuvat apua niin hyönteiset tulevat mieluusti apuun. Kun punkit ja tuhatjalkaiset purevat lehtiä tai varsia, niin hyökkäyksen kohteeksi joutunut kasvi erittää haihtuvia yhdisteitä. Kyse ei ole vain siitä, että avohaavasta paljastuva kasvineste tuoksuisi joltakin. Maissin tapauksessa varteen porautuvat hyönteiset käynnistävät kasvin lehdissä lukuisten haihtuvien yhdisteiden seoksen erityksen. Nämä seokset sisältävät paljon tietoa ja kun tutkija nappaa jonkun kasvin lehden, niin tästä vapautuvien haihtuvien yhdisteiden aromit ovatkin täysin erilaisia kuin tuhatjalkaisen puraisusta erittyvien yhdisteiden aromit.

Viereiset kasvit saattavat reagoida naapuriensa haihtuviin yhdisteisiin ja virittää oman puolustusjärjestelmänsä sen mukaan. Karban käyttää käsitettä "kommunikaatio", johon liittyy se että sekä viestin lähettäjä, että vastaanottaja hyötyvät viestin vaihdosta. Kasvien haihtuvat yhdisteet, jotka auttavat suojautumaan hyönteisiltä saattavat sisältyä tällaiseen tiukkaan "kommunikaation" määritelmään.

Sodankäynnin historialla on vaikutus selvytyviin kasveihin. Kun hyönteisten hyökkäys on kerran laukaissut poppelin puolustusgeenit, niin ne aktivoituvat seuraavalla kerralla huomattavasti nopeammin. Tämä kasvien menneiden kokemusten vaikutus on verrattavissa eläinten muistiin. De Moraes hyökkäsi kokeelisesti yhden poppelin lehden kimppuun, jolloin haihtuvat yhdisteet viestittivät naapurilehdille tietojan hyökkääjän luonteesta. Tämän perusteella naapurilehdet voivat reagoida mahdolliseen hyökkäykseen paljon ensimmäistä lehteä nopeammin. Vaikka naapurikasvit voivat hyötyä haihtuvien yhdisteiden viesteistä, niin kasvi keskustelee tällä tavalla myös itsensä kanssa.

De Moraesin mukaan marunapensas (Artemisia tridentata) kykenee tunnistamaan omat haihtuvat yhdisteensä geneettisesti poikkeavien marunapensasyksilöiden muuten samankaltaisista haihtuvista yhdisteistä. Tämä viittaa siihen, että kasveilla on myös käsitys itsestä.

De Moraes, Metlen ja Karban käyttävät eläintieteen terminologiaa vielä hillitysti, mutta Edinburghin yliopiston Anthony Trewavas puhuu vapautuneesti "kasvien älykkyydestä". Hänen mukaansa ongelmanratkaisun kyky on paras älykkyyden indikaattori ja se on jotain mitä kaikki elävät olennot tekevät.

New Yorkin kasvitieteellisen puutarhan tutkija Eric Brenner ja viisi muuta kollegaa tutkivat parhaillaan tapoja, joilla kasvit käsittelevät ympäristöstään saamansa tiedot. He kirjoittavat, että lähes vuosisata sitten elektrofysiologian tutkijat raportoivat sähköisestä aktiivisuudesta kasvien kudoksissa. Eläinten hermojärjestelmän keskeiset välittäjäaineet: asetyylikoliini, serotoniini, GABA ja glutamaatti esiintyvät luontaisesti myös kasveissa.

Neurobiologian terminologian käyttöä kasvien suhteen on kritisoinutm m. David G. Robinson Heidelbergin yliopistolta Saksasta. Hänen mukaansa voitaisiin paremminkin puhua vain signaalin transduktiosta kasveissa. Hänen mukaansa tyhmätkin eläimet voidaan kouluttaa vastaamaan ärsykkeisiin, mutta kasveja tuskin voidaan kouluttaa kääntymään kohti keltaista valoa tai välttämään sinistä valoa.

Michael J. Hutchings Sussexin yliopistolta Englannin Brightonissa toteaa, että kovin moni tutkija ei vielä ole suinpäin syöksynyt kasvien neurobiologiaan, mutta monet kasvitieteilijät arvelevat tutkimuskohteillaan olevan jonkinlaisia käytöstapoja. Jos kasveja ei tarkastella käyttäytymistieteiden pohjalta, niin ne ovat helposti tylsiä otuksia. Nyt on aika tuoda tieteeseen hieman dynaamisempi näköala kasvikuntaan.

lähde:

"No brainer behavior -Messages, memory, maybe even intelligence — botanists wrangle over how far plants can go", Susan Milius, 20.6.2009
http://www.sciencenews.org/view/feature/id/44327/title/No_brainer_behavior