Растения скорее «подслушивают», чем помогают соседям через подземные сети

Новое исследование Оксфордского университета с использованием математического моделирования показало, что маловероятно, что растения эволюционировали, чтобы предупреждать друг друга об атаке. Вместо передачи предупреждающих сигналов через коммуникационные сети, данные свидетельствуют, что растения скорее «подслушивают» своих соседей. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Наземные растения могут быть связаны сложной подземной грибной сетью, известной как «древесная паутина» (wood wide web). Сети формируются, когда микоризные грибы вступают в симбиотические отношения с корнями растений: растения получают питательные вещества, а грибы — углерод. Доказано, что через микоризную сеть могут передаваться ресурсы и информация, которую используют другие особи.

Ранее было установлено, что атака растения травоядным или патогеном часто приводит к активации защитных механизмов у других растений, связанных с той же грибной сетью. Однако оставалось неясным, посылают ли атакованные растения активные сигналы через эту сеть, чтобы предупредить соседей.

Активная передача сигналов между растениями, по-видимому, противоречит эволюционной теории, которая предполагает, что такое поведение будет благоприятным, только если оно приносит пользу и отправителю, и получателю сигнала. Это создавало загадку для исследователей: зачем атакованному растению посылать сигналы, предупреждающие его соседей?

Чтобы изучить этот вопрос, команда исследователей под руководством Оксфордского университета в сотрудничестве со Свободным университетом Амстердама использовала математические модели для анализа различных гипотетических условий. Они обнаружили, что крайне сложно найти ситуации, в которых растения были бы эволюционно отобраны для предупреждения сородичей об атаке. Вероятная причина в том, что растения конкурируют с соседями за ресурсы (солнечный свет, питательные вещества) и не получают выгоды от помощи конкурентам. Более того, результаты показали, что растения могут быть склонны к нечестным сигналам, чтобы навредить соседям.

Ведущий автор, доктор Томас Скотт (Отдел биологии, Оксфордский университет), проводивший математический анализ, заявил: «Наши результаты указывают, что растения с большей вероятностью будут вести себя по отношению к соседям обманчиво, а не альтруистично. Например, растения могут сигнализировать об атаке травоядного, даже когда её нет. Растения получают выгоду от нечестных сигналов, потому что это вредит их местным конкурентам, заставляя их вкладываться в затратные механизмы защиты».

Новые выводы ставят под сомнение идею об альтруизме растений и предполагают необходимость рассмотрения альтернативных гипотез.

Математические модели выявили две жизнеспособные альтернативы, объясняющие, почему соседние растения активируют защиту, когда одно из них атаковано.

1. Непроизвольная утечка сигнала: Растения, возможно, не могут подавить передачу сигнала об атаке, даже если не хотят, чтобы эта информация дошла до соседей. Аналогично тому, как человек не может сдержать румянец при смущении.
2. Посредничество грибов: Грибы могут отслеживать состояние своих растений-хозяев, обнаруживать атаку и затем предупреждать другие растения в своей сети. Эта интригующая возможность имеет эволюционный смысл, так как грибы получают выгоду от защиты всех растений, с которыми обмениваются ресурсами.

«Возможно, сами грибные сети посылают предупреждающие сигналы, — добавил доктор Скотт. — Микоризные грибы зависят от растений в своей сети в получении углеводов, поэтому для них важно поддерживать эти растения в хорошем состоянии. Возможно, грибы «подслушивают» своих партнёров-растений, обнаруживают атаку и предупреждают остальных, чтобы те подготовились».

Соавтор, профессор Тоби Кирс (Свободный университет Амстердама), исполнительный директор Общества защиты подземных сетей (SPUN), добавил: «Нет споров о том, что информация передаётся. Организмы постоянно обнаруживают и обрабатывают информацию об окружающей среде. Вопрос в том, посылают ли растения активные сигналы для предупреждения друг друга. Может быть, как сплетничающие соседи, одно растение просто подслушивает другое».