Но, как мы увидели в лаборатории Гилроя, реакция на щипок не ограничивается только одним листом: щипок вызывает каскад гормональных изменений во всем растении, и это означает, что разные его части общаются друг с другом. Одним из объяснений может быть электричество, но даже скорость перемещения электричества по телу растения – пять сантиметров в секунду – медленнее, чем некоторые из наблюдаемых учеными реакций. Похоже, что один из способов передачи угрозы – это вибрации, которые мы воспринимаем как звук. Акустические колебания распространяются чрезвычайно быстро. В жестком древесном растении это происходит со скоростью тысячи сантиметров в секунду, которая уменьшается параллельно общей вялости растения, но в любом случае остается очень быстрой. Можно ли сказать, что растения слышат своих захватчиков?
Чтобы выяснить это, Аппель и Кокрофт решили проверить, как резуховидка Таля отреагирует на звук, связанный с опасностью быть съеденной гусеницей капустной белянки. Для эксперимента они решили использовать пьезо-гитарные звукосниматели, настроенные на точную частоту жевания гусеницы капустной белянки. В качестве контроля ученые прикрепили пьезо к группе других растений резуховидки, но звук не включали.
В своем первом эксперименте они воспроизводили звук жующей гусеницы, посылая очень слабые вибрации по листьям. Но как проверить, реагирует ли растение? «Растение, подвергшееся нападению, может отреагировать сразу же, а может принять к сведению произошедшее и быть готовым к более быстрой реакции позже», – говорит Аппель. Поэтому они сняли гитарные звукосниматели с растений и протестировали их с настоящими гусеницами. Затем им пришлось ждать лабораторного анализа листьев, чтобы проверить, действительно ли они вырабатывают защитные соединения.
«Да неужели?» – воскликнула Аппель в пустой комнате, увидев результаты. Она отправилась в лабораторию и попросила техника все перепроверить. Техник так и сделал. Результат по-прежнему невероятный. Сигнал четкий. Растения слышали гусениц. Аппель позвонила Кокрофту: «Вы не поверите». Потом они встретились и попытались проанализировать, на каком из этапов могла произойти ошибка.
«Возможно, растения реагируют на все что угодно, а не только на насекомых», – предположила она. Они повторили эксперимент с большим количеством контрольных групп. Использовали небольшой вентилятор, чтобы имитировать легкий ветер; может быть, это заставило растения усилить защиту? Попробовали воспроизвести звук брачной песни цикады – он имеет точно такую же амплитуду, как и звук жующих гусениц[129], но формирует другой ритмический рисунок. Резуховидка не отреагировала. Ведь цикады, в конце концов, не поедают резуховидок.
Вся эта работа лишь прояснила ситуацию: растение реагировало исключительно на звук, который издает угрожающий именно ему хищник. «Конечно, это вызвало насмешки, – говорит Аппель. – В науке прогресс в понимании вещей в основном движется постепенно, и большинство из нас за свою карьеру, скажем так, очень часто ставят эксперименты, которые не работают. Но когда все получается, эксперименты представляют картину нашего мира, выстраивая ее из крошечных фрагментов. Как кирпичи в стене. Они накапливаются». Но этот фрагмент нельзя было назвать крошечным кусочком. Он стал доказательством того, что растения действительно слышат, причем особым способом, обходясь без ушей. Для них звук – это чистая вибрация. И они реагируют, если чувствуют вибрацию, которая, как они знают, связана с причинением вреда. Например, пасть гусеницы, перемалывающая плоть растения.
Как только вы фиксируете, что растение слышит звуки, которые издает жующая гусеница, появляются и другие вопросы. Мир – место шумное. Что еще могут слышать растения?
Пока я пишу эти строки, исследователи заняты созданием направления, которое некоторые называют фитоакустикой. То, что растения должны слышать, становится более правдоподобным, если попытаться посмотреть на вещи с точки зрения растения. Слух чрезвычайно полезное чувство, особенно если вы пустили корни на одном месте. Если вы не можете убегать или преследовать, по крайней мере очень быстро, вам необходимо заблаговременное предупреждение. На еще более базовом уровне слух – это древнее и повсеместное чувство, основополагающее для жизни. Растениям очень полезно использовать акустическую информацию. Если за пределами организма происходит что-то, что может быть полезно для выживания, организм, возможно, разработал способ это почувствовать. Эволюция, всегда ищущая выгоду, даст организму способ использовать свою осведомленность для дальнейшего выживания.
И если ученые найдут этой способности правильное применение, это может оказаться очень полезным для сельского хозяйства. В конце концов, в работе Аппель звуковой сигнал заставлял растение вырабатывать собственный пестицид. Если бы растения можно было заставить синтезировать пестициды, просто воспроизводя звуки, это позволило бы сократить или избавиться от необходимости использования синтетических пестицидов на фермах, а в некоторых случаях и повысить уровень содержания соединений, ради которых выращивается данная культура. Например, у горчицы пестицидом является то, ради чего она выращивается, – горчичное масло. Если привести куст лаванды в состояние повышенной готовности, воспроизведя нужные звуки, это заставит его вырабатывать больше защитных соединений, которые мы ценим в лавандовом масле.
Ученые со всего мира пытались выяснить, может ли воспроизведение определенных тонов побудить растения к конкретным действиям. Они экспериментируют с различными частотами в течение разного времени. На данный момент исследования по тонам довольно разрозненны. В одном из экспериментов было обнаружено, что, если резуховидка прослушивает набор звуков[130], обладающих определенной высотой, в течение трех часов в день на протяжении десяти дней, это повышает ее способность бороться с вредоносной грибковой инфекцией. В другом исследовании выяснилось, что, если рис в течение часа прослушивает звуки определенных тонов[131], у него повышается способность выживать в условиях засухи. А ученые, которые в течение двух часов подавали на ростки люцерны тональные сигналы разной частоты, увидели, что они увеличивают содержание витамина С в растениях[132], а значит, повышают их питательную ценность. Когда они повторили эксперимент с ростками брокколи и редиса, им также удалось увеличить содержание флавоноидов[133]. Можно представить себе будущее, в котором фермеры станут устанавливать магнитофоны вместо распылителей.
Работа Аппель в какой-то мере вписывается в эту матрицу, но вместо того, чтобы запускать случайные мелодии для растений, она больше интересуется звуками, с которыми растения действительно сталкиваются в природе. Она считает, что растения с большей вероятностью будут нестандартно реагировать на звуки, с которыми они вместе эволюционировали. Ученые называют это «экологической релевантностью». Звуки хищников, безусловно, экологически релевантные. Если воспроизведение звуков гусеницы, поедающей резуховидку, может стимулировать иммунную систему этого растения, то можно предположить, что тоже самое произойдет и с другими парами растений-хищников и растений-опылителей. Например, некоторые цветы опыляются с помощью жужжания – их можно побудить выпустить пыльцу, если запустить запись жужжания пчел. Могут ли растения также прислушиваться к звукам, которые издают пожиратели их плодов, часто производящие немало шума (вспомните о попугаях), чтобы определить время созревания плодов? Или к звукам грома, чтобы подготовиться к дождю? В этом есть смысл: растение, живущее в пустыне, должно быть готово впитать как можно больше воды, а любое растение с пыльцой в цветках должно закрывать лепестки перед ливнем, чтобы пыльцу не смыло. Фитоакустики как раз и пытаются это выяснить.
Следующий логичный вопрос: как растения могут слышать в принципе? Возможно, у них нет ушей в традиционном понимании, но и уши бывают разные. В 2017 году совместная работа исследователей из Китая и США показала, что крошечные волоски на листьях резуховидки работают как акустические антенны[134], улавливая входящие звуки и вибрируя в соответствии с их частотой. У многих других растений на листьях также имеются крошечные волосовидные структуры; чтобы понять, функционируют ли эти структуры, называемые трихомами, в качестве антенн у других видов, потребуется дополнительное изучение.
Ученые уже выяснили, что трихомы позволяют растениям чувствовать движение лапок мотыльков и гусениц[135] и в ответ создавать защитные механизмы; трихомы, несомненно, являются очень чувствительными органами.
Нельзя не вспомнить и о внутреннем ухе животных, которое также снабжено специальными волосковыми клетками, вибрирующими в ответ на звуковые волны и преобразующими эти колебания в электрические сигналы, которые по нервам передаются в мозг. Это еще одно напоминание о том, что, когда эволюции приходит в голову хорошая идея, мы, скорее всего, увидим ее результаты во всех сферах жизни.
Сейчас уже появляются данные, позволяющие предположить, что звук может быть настолько важен для жизни растений, что влияет на их форму. В 2019 году исследователи из Тель-Авивского университета обнаружили, что сладость нектара энотеры пляжной (примулы вечерней)[136] – лимонно-желтого низкорослого растения с цветами в форме чашечки – увеличивается в течение трех минут после того, как на него воздействует аудиозапись полета медоносной пчелы. При этом энотера полностью игнорирует звуки с частотами, не совпадающими с гулом от пчелиных крыльев. Команда, возглавляемая эволюционным биологом Лилах Хадани, предположила, что более сладкий нектар – с более высоким содержанием сахара, чем у цветов, не подвергавшихся воздействию пчелиных звуков, – лучше привлекает опылителей и повышает вероятность перекрестного опыления.