микоризных грибов сотрудничают. У базилика, например, меняются оттенки ароматических масел, определяющих его вкус, в зависимости от обитающего в корнях гриба. Обнаружили, что благодаря некоторым грибам помидоры становятся слаще; другие меняют основные свойства масел фенхеля, кориандра и мяты; третьи увеличивают концентрацию железа и каротиноидов в листьях салата, антиоксидантные свойства артишока или концентрацию лекарственных соединений в зверобое и эхинацее. В 2013 году группа итальянских ученых выпекла буханки хлеба из муки, пшеница для которой выращивалась с разными микоризными сообществами. В дегустации хлеба участвовали «электронный нос» и комиссия, составленная из 10 «хорошо обученных дегустаторов», прошедших профессиональную подготовку в Университете гастрономических наук в Бра, Италия. (Каждый дегустатор, как заверяли авторы эксперимента, «имел по крайней мере два года опыта в сенсорной/органолептической оценке».) Удивительно, учитывая количество промежуточных стадий между уборкой урожая зерна и дегустацией (помол, вымешивание и выпекание, не говоря уже о добавлении дрожжей), – но и комиссия, и «электронный нос» смогли почувствовать разницу между буханками хлеба. Хлеб, выращенный с усиленным сообществом микоризных грибов, обладал «ярче выраженным вкусом» и лучшей «эластичностью и рассыпчатостью». Нюхая цветок, пробуя на вкус сучки, листья или кору, выпивая какое-нибудь вино, сколько еще проявлений подземного микоризного влияния на растения мы смогли бы почувствовать? Я часто задаю себе этот вопрос.
Кончик корня с микоризой
«Насколько тонким должен быть механизм, регулирующий и поддерживающий равновесие между населяющими почву организмами», – размышляла миколог Мейбл Рейнер в своей книге о микоризных отношениях «Деревья и поганки» (Trees and Toadstools), опубликованной в 1945 году. Разные виды микоризных грибов могут изменить вкус листа базилика или сделать ягоды клубники более привлекательными на вид. Но каким образом? Неужели одни грибы являются лучшими партнерами, чем другие? Могут ли растения и грибы отличать одних партнеров от других? Со времен публикации Рейнер прошли десятилетия, а мы только начинаем разбираться в тонкостях поведения, которые поддерживают симбиотический баланс между растениями и микоризными грибами.
Общение требует много усилий. Некоторые эволюционные психологи уверены, что большой мозг и гибкий интеллект развились у людей, именно чтобы помочь нам сориентироваться в сложных социальных ситуациях. Даже самое незначительное взаимодействие встроено в постоянно изменяющееся социальное созвездие. В соответствии с этимологическим словарем Чемберса (Chambers Dictionary of Etymology) английское слово entangle («запутывать») изначально использовалось для описания запутанных социальных взаимодействий или вовлеченности в «сложные отношения». Только позже это слово приобрело другие значения. Мы, люди, стали такими умными – аргументируют ученые, – потому что постоянно оказывались впутанными в шквал жестких взаимодействий.
У растений и микоризных грибов нет ярко выраженного мозга или интеллекта, но жизнь они действительно ведут запутанную, и им пришлось найти способы управлять своими сложными отношениями. Действия растений объясняют, что происходит в мире восприятия их грибных партнеров. Подобным же образом поведение грибов зиждится на том, что творится в восприятии партнеров-растений. Используя информацию, поступающую от 15–20 различных анализаторов, побеги и листья растения исследуют воздух и регулируют свое поведение в соответствии с постоянными, но почти незаметными изменениями в окружающей их среде. От тысяч до миллиардов корешков исследуют почву, и каждый из них способен завязать многочисленные связи с различными видами грибов. Тем временем микоризный гриб должен вынюхивать и отыскивать источники питательных веществ, разрастаться внутри их, смешиваться с толпой других микроорганизмов – грибков ли, бактерий или каких-то других, – впитывать питательные вещества и направлять их по хаотично извивающейся сети своего тела. Информация должна быть внедрена в огромное количество отростков гиф, которые в любой отдельно взятый момент могут быть вытянуты между несколькими различными растениями и простираться более чем на десятки метров.
Тоби Кирс, профессор Амстердамского свободного университета, – одна из исследователей, что больше всех сделали, чтобы выяснить, как растения и грибы поддерживают баланс. Используя радиоактивные метки, сотрудники ее группы способны отследить движение углерода от корней растений в грибные гифы и перемещение фосфора от грибов в корни растения. Тщательно измеряя эти потоки, она смогла описать некоторые способы управления обменом веществ со стороны обоих партнеров. Я спросил у Кирс о том, как растения и микоризные грибы ориентируются в очень требовательных и сложных социальных ландшафтах. Она рассмеялась: «Мы и вправду хотим досконально изучить сложность того, что происходит. Мы знаем, что идет обмен. Вопрос в том, сможем ли мы прогнозировать, как будут меняться его стратегии. Сложность задачи кажется непреодолимой, но почему бы не попробовать?»
Результаты Кирс удивительны, потому как предполагают, что ни растение, ни гриб не контролируют полностью свои взаимоотношения. Они могут приходить к компромиссным решениям, совершать сделки, применять изощренные торговые стратегии. В одной серии экспериментов она выяснила, что корни растений могут отдавать предпочтение – то есть снабжать большим количеством углерода – тем разновидностям грибов, которые поставляют им больше фосфора. В свою очередь грибы, получающие больше углерода от растений, увеличивают поставки фосфора. Обмен стал в некотором смысле результатом договора между сторонами, нуждавшимися в ресурсах. Кирс выдвинула гипотезу, что «взаимовыгодность» помогала сохранять стабильность отношений между растениями и грибами на протяжении эволюции. Так как оба партнера вместе контролируют обмен веществами, ни один из них не сможет узурпировать эти отношения исключительно для своей пользы.
Хотя и растения, и грибы в общем и целом имеют тенденцию выигрывать от своих взаимоотношений, симбиотическая манера поведения у разных видов грибов и растений разная. Из некоторых грибов получаются более приятные партнеры, из других – менее сговорчивые: вместо того чтобы обмениваться фосфором со своим партнером-растением, они запасают и накапливают его. Однако даже грибы-накопители могут иногда прекращать запасать фосфор. У них гибкая модель поведения – ряд непрекращающихся переговоров и сделок, зависящих от того, что происходит вокруг них и в других частях их системы. Мы немного знаем о том, как конкретно строится их поведение, но очевидно, что в любой конкретный момент у растений и грибов есть целый ряд возможностей. А возможности означают выбор, как бы этот выбор ни делался – в уме человека, внутри бессознательного компьютерного алгоритма или чего-то между ними.
Принимают ли грибы и растения решения, пусть мозг и не участвует в этом? – задавал я себе вопрос. «Я все время пользуюсь словом “решение”, – сказала мне Кирс. – Существует несколько опций, и информация каким-то образом должна быть интегрирована, и одна из опций должна быть выбрана. Я думаю, что по большей части мы изучаем микрорешения». Выбор может происходить по-разному, по множеству сценариев. «Принимаются ли в каждом ответвлении гифы абсолютные, самостоятельные решения? – размышляла Кирс. – Или все это относительно? В таком случае то, что происходит, зависит, вероятно, от того, что еще творится в сети».
Заинтригованная этими вопросами, Кирс прочла работу Томаса Пикетти о неравномерном распределении материальных благ в человеческих обществах и стала думать о роли неравенства в грибных сетях. Она и ее команда предоставили одному и тому же микоризному грибу неравные запасы фосфора. У одной части мицелиевой сети был доступ к обильному источнику фосфора; другой части достались небольшие залежи. Ей хотелось посмотреть, как это повлияет на «торговые» решения гриба в разных частях. Возникло несколько вполне узнаваемых схем. В той части, где фосфора не хватало, растение платило более «высокую цену», поставляя грибу больше углерода за каждую полученную порцию фосфора. Там, где фосфора было в достатке, гриб получал углерод по менее выгодному «обменному курсу». Цена фосфора, казалось, регулировалась знакомой динамикой спроса и предложения.
Чрезвычайно удивительным было то, как гриб координировал свое «торговое» поведение по всей сети. Кирс опознала стратегию «купить дешевле, продать дороже». Гриб активно транспортировал фосфор – используя свои динамические микроканалы – из частей сети, где он был в изобилии и где шел по низкой цене, при обмене с корнем растения в области дефицита, где спрос на него был выше и цена лучше. Благодаря этим перемещениям гриб мог переводить растению большую часть своего фосфора по более выгодному обменному курсу, таким образом получая больше углерода в ответ.
Как контролируются эти действия? Способен ли гриб выявить разницу в курсе обмена по всей своей сети и активно транспортировать фосфор, чтобы система работала? Или он всегда перемещает фосфор по сети из мест, где его много, в места, где его не хватает, иногда получая вознаграждение от растения, а иногда нет? Мы все еще не знаем этого. Тем не менее работа Кирс проливает свет на некоторые тонкости обмена между растением и грибом и демонстрирует, как рождаются решения сложных задач. Такое поведение иллюстрирует общую тенденцию. Как конкретный гриб или конкретное растение ведет себя, зависит от того, кто их партнер и где они находятся. Вообразите себе микоризные отношения растянутыми в пространственно-временном континууме: на одном полюсе находятся паразитирующие особи, а на другом – готовые к сотрудничеству мутуалисты. Некоторые растения выигрывают от сотрудничества со своими грибами-партнерами только при определенных условиях. Вырастите растения с большим количеством фосфора, и, возможно, они станут не так разборчивы в выборе грибного партнера. Вырастите готовые к сотрудничеству грибы рядом с другими такими же, и они могут стать менее сговорчивыми. Один и тот же гриб, одно и то же растение в разных условиях и разном окружении – результаты разные.