Электрофизиология растений
Так называется сравнительно молодая наука. Как пишет российский биолог С.С. Медведев: «В начале XX века индийский учёный Чандра Бос из Калькутты, закончивший кафедру физики Кембриджского университета, прислал для публикации статью о том, что в проводящих тканях высшего растения могут возникать и распространяться потенциалы действия (ПД), подобные потенциалам действия в нервных волокнах.
Полученные Босом результаты были настолько неожиданными, их вначале отказались публиковать, так как не были уверены, что эти данные не могут быть результатами эксперимента, поскольку у растений не может быть системы ответных электрических реакций, как у животных организмов. В действительности же, Босу впервые с помощью сконструированного им высокочувствительного измерительного оборудования удалось открыть у так называемых чувствительных растений (мимоза, биофитум, десмодиум) быстро распространяющиеся электрические импульсы в ответ на физическое и химическое раздражения».
Неожиданность для учёных результатов Ч. Боса свидетельствует о том, что большинство специалистов предпочитали знакомиться с новейшими работами своих коллег, не уделяя должное внимание истории науки. Впрочем, упрекать в этом биологов не вполне корректно. Ведь Ломоносов высказал данные идеи в «Слове о явлениях воздушных от электрической силы происходящих» (1753). Они не были тогда осмыслены и подхвачены специалистами, а потому остались в анналах истории науки.
С.С. Медведев напомнил: «В 1866 г. русский учёный Леваковский обнаружил с помощью неполяризующихся электродов и гальванометра у Mimosa pudica наличие электрических токов, похожих на токи в мышцах животных.
Однако историю электрических явлений у растений, вероятно, следует начинать с исследований Ломоносова, который ещё в 1756 г. ставил опыты с «чувствительной американской травой». Он выяснил, что «раздражение электричеством повышает чувствительность растений к механическому прикосновению». Причём эта чувствительность “имеет сродство к электрическому воздействию”».
Правда, неясно, с каким растением производил опыты Ломоносов. По его словам, это – сенситива из Америки. Однако «биофитум сенситиум» (чувствительный) родом из Африки, в отличие от бразильской «мимозы стыдливой». Но это вопрос не принципиальный.
Михаил Васильевич отметил, что многие растения «имев отворённые во весь день листы, по захождении солнца их затворяют и по восхождении снова разжимают. Итак, не без основания здесь то же думать можно, что случается тонким нитям, к электрической махине привешенным, которые, возбуждены электрическою силою, одна от другой расшибаются и конический вид представляют; кроме того, висят одна подле другой к земле прямо».
Он сопоставил движение листьев растений с отклонением и опусканием нитей, привешенных к электрической машине. Сослался на «сенситиву», которая «при восхождении и по захождении солнца подобные показывает перемены, ещё от прикосновения руки опуская и стягивая листы, как некоторым мановением, кажется, намекает, что приложением перста электрическая сила у него отнимается, отношением паки возвращается, и листы помалу подымаются и расширяются».
Не удовлетворившись этими сведениями, он поставил опыт, используя изобретённый Рихтером прибор – электрический указатель. Понимал, что «многие сомнительства к опровержению сей моей догадки предложены быть могут». Ведь в те времена существовало резкое разделение растений, животных и человека. Между ними, а в особенности между животными и растениями не находили ничего общего. Растения казались ближе к минеральному царству, чем к животным.
По его словам, он поставил «чувствительную американскую траву» на стол и «совокупил с электрическим прибором, когда солнце до западного касалось горизонта». Он постоянно касался рукой листьев, отчего они опустились и уже не реагировали на его прикосновения. Тогда он запустил электрическую машину и увеличил силу электрического воздействия на растение, его листья опустились ещё ниже.
«Сей опыт многократным повторением не без приятного удивления уверил, что возбуждением электрической силы сенситива больше оживляется и что её чувствование с оною некоторое сродство имеет.
Биофитум сенситиум стал объектом исследования М.В. Ломоносова
Многие и различные сего рода опыты над травами, восхождение и захождение солнца чувствующими, предприняты быть могут для лучшего исследования истины».
Через столетие реакцию растений на внешние воздействия исследовал Чарльз Дарвин, изложив результаты в книге «О насекомоядных растениях». Эти растения используют вполне разумные приспособления для ловли насекомых, проявляя при этом быструю реакцию. Порой они реагируют быстрей, чем животные, обладающие нервной системой.
Между прочим, венерина мухоловка способна считать до двух! Это помогает ей отличить живую добычу от неживых объектов, попадающих на её лист. Если падает песчинка, хвоинка, сухая частица растения, мухоловка не реагирует. Но если объект затронет подряд два её чувствительных волоска или один из них, цветок мгновенно сомкнётся.
«Трактат о силах электричества при мышечном движении» (1791) итальянского натуралиста Луиджи Гальвани, как принято считать, положил начало электрофизиологии. Но следует уточнить: у него речь шла только о животных. Он предполагал существование «животного электричества». У него и в мыслях не было распространить эту идею на растения и вообще на все живые существа.
Мысль о единстве живых организмов высказал Чарльз Дарвин: «Все живые существа имеют между собой много общего в их химическом составе, в их клеточном строении, в законах их роста и в их подверженности вредным влияниям. Мы это видим в таком, казалось бы, ничтожном факте, как одинаковое действие одного и того же яда на растения и на животных».
На сто лет раньше Михаил Васильевич Ломоносов на опытах доказал сходство растений и животных в реакции на внешние воздействия, заложив основы электрофизиологии растений. Правда, его почин в России не был подхвачен.