Книга слизи. Скользкий след в истории Земли - Сюзанна Ведлих

Смолой для ловли птиц называют зеленоватую, вязкую, тягучую, очень клейкую, тестообразную, тающую в тепле, не растворяющуюся в воде, а следовательно, сильно отличающуюся от обычного клея массу. Ее смешивают с небольшим количеством жира и наносят на рутений, с помощью которого ловят птиц.

ИОГАНН КАРЛ ЛЕЙХ, «Инструкция по приготовлению столярного клея, костного желе, изингласса, птичьего клея и суповых тарелок», 1842

Четкое определение плотоядности у растений отсутствует, но всегда упоминается пять отличительных черт: животные должны быть привлечены в ловушку, схвачены, убиты, разложены с помощью энзимов и поглощены растением для собственной пользы. Коварное растение под названием пастушья сумка является тому отличным примером. Ее семена привлекают жертв, более девяноста процентов которых не выживают после этой встречи. Дело в том, что слизь этого растения склеивает ротовое отверстие своей добычи, заставляя ее захлебнуться, или жертва умирает от истощения. В отношении пастушьей сумки долго существовали споры: она считалась протокоядным (протоплотоядным), то есть бывшим или, наоборот, будущим плотоядным, потому что отсутствовали доказательства использования добычи для ее собственных нужд. Впрочем, новые исследования показали, что смерть нематод приводит к высокой всхожести семян, а проростки становятся более крупными и крепкими. Возможно, плотоядность у растений тоже образует спектр с преобладанием того или иного типа питания[25].

Можно предположить, что именно слизь невольно подталкивает некоторые виды растений к плотоядному образу жизни, выступая в роли липкой ловушки для насекомых, хотя ожидается, что она должна в основном выполнять иные функции. Такое предположение имеет смысл, поскольку слизь самых разных видов присутствует как у многих растений, включая древесные растения и травы, так и у водорослей, лишайников, мхов и папоротников. Эти слизи выполняют множество функций и вырабатываются, например, корнями, побегами или частями цветка. Гелевая оболочка особенно важна для диаспор, то есть для семян и плодов, которые она покрывает, словно желеобразная капсула. Это имеет существенное значение для тех плодов, которым предстоит попасть, к примеру, в пищеварительный тракт летучей мыши, чтобы семена впоследствии смогли прорасти. Слизистая оболочка позволяет облегчить это путешествие, равно как и набухшее льняное семя активизирует работу утомленного кишечника переевшего человека.

По сути, гелевая оболочка диаспор создает классический барьер при контакте с окружающей средой. Этот барьер главным образом защищает их и создает для них подходящий микроклимат, но у него есть и дополнительные функции, зависящие от конкретной потребности. Если диаспоры оказываются в воде, то слизистая оболочка помогает им плавать на поверхности и дольше выживать. С другой стороны, в пустынях и при других засушливых условиях слизь скорее защитит от высыхания и сохранит воду. Так, семя полынь Artemisia sphaerocephala при максимальном потреблении воды увеличивается примерно в шестьсот раз. Другой важный момент – это прилипание. Муравьи могут утащить некоторые питательные семена к себе в жилище. Впрочем, этого не произойдет, если семена с помощью слизи приклеятся к почве. Другие, напротив, прикрепляются к животным, чтобы, будучи безбилетными пассажирами, освоить новые местообитания и, если повезет, еще и избавиться от конкурентов.

Именно в суровых условиях семена особенно зависят от слизи, выполняющей функции барьера, поставщика воды и помощника при прорастании. Гелевая оболочка семян вечерницы Hesperis matronalis имеет форму линзы и направляет свет на определенную часть семени, что активирует важные энзимы и облегчает рост в целом. Слизь помогает первым корням еще на этапе прорастания в почве, собирая, возможно, специальный микробиом, крайне важный для растений. Холобионты – высшие животные, следовательно, они поддерживают тесную связь со своими постоянными, «оседлыми» микробами, которые интенсивно взаимодействуют с барьером из слизи.

Растения предлагают микроорганизмам много разных жизненных пространств, самое важное и активное из которых – это ризосфера. Это понятие в 1904 году ввел немецкий ученый-агроном Лоренц Хилтнер, обозначив им ту зону, где корни образуют единую сеть с частицами почвы, микробами, такими как бактерии, археи, грибки и вирусы, а также с маленькими эукариотами. Ризосфера плотнее, но менее разнообразно заселена, чем окружающая ее почва. Тем не менее в плане состава микробов ризосферу считают самым сложно устроенным жизненным пространством на планете. Очевидно, что растения, в отличие от животных, не могут спастись бегством от засухи, засаливания почвы, попадания в нее тяжелых металлов и перепадов температуры. Они должны вкладывать силы в оборону, что помимо всего прочего подразумевает тщательный выбор соратников среди микробов. Валютой в таких сделках выступают так называемые экссудаты – смесь питательных веществ, аминокислот, химических средств борьбы с патогенами, секретируемая корнями, и многое другое, в том числе слизь.

Мы все еще знаем не так много о строении и организации ризосферы, хотя микробиом оказывает влияние на плодородность и иммунитет растений, на их выносливость в стрессовых условиях окружающей среды, а также на здоровье самой почвы. Иными словами, микробиом влияет на фундаментальные основы нашего питания. Генетический материал микробов даже считается «вторым геномом» растений, которые при необходимости могут воспользоваться ресурсами и скрытыми возможностями микробиома. Микробиом ризосферы является важной темой для исследования еще и потому, что индивидуальные микробные смеси в будущем будут помогать растениям закаливаться, а истощенным почвам – восстанавливаться. Подобное точечное заселение призвано облегчить освоение новых пахотных земель и помочь сельскому хозяйству противостоять последствиям изменения климата.

Рисунок 39. Семена вечерницы Hesperis matronalis прорастают, если их гелевая оболочка, словно линза, точечно направляет внутрь солнечный свет (1). Семена пастушьей сумки Capsella bursa-pastoris благодаря слизи также демонстрируют плотоядные черты (2)

Впрочем, это жизненное пространство малодоступно и очень динамично. Состав микробиома активно регулируется самими растениями и зависит, помимо всего прочего, от вида и возраста, строения почвы, окружающей среды, а также от существующих в данный момент условий. Это очень древнее эволюционное взаимодействие, начавшееся с колонизации земли растениями по меньшей мере четыреста шестьдесят миллионов лет назад, а может, и значительно раньше. Важным условием правильного функционирования микробиома у растений является выработка азота, необходимого элемента питания, которое хоть и присутствует в достатке, но не может потребляться растениями напрямую. Бобовые, например фасоль и горох, для этого содержат в своих корнях клубеньковые бактерии, которые фиксируют азот, переводя его в удобные для усвоения растениями соединения. Для маиса и других технических культур используются искусственные удобрения, изготовление которых требует больших затрат. Эти удобрения частично смываются в водоемы, которые не справляются с переизбытком питательных веществ.

Как следствие, ведутся поиски нового решения. Не исключено, что оно может быть связано с гигантской мексиканской