Wydawca: WAB Kategoria: Literatura faktu, reportaże, biografie Język: polski Rok wydania: 2014

Uzyskaj dostęp do tej
i ponad 20000 książek
od 6,99 zł miesięcznie.

Wypróbuj przez
7 dni za darmo

Ebooka przeczytasz w aplikacjach Legimi na:

e-czytniku kup za 1 zł
tablecie  
smartfonie  
komputerze  
Czytaj w chmurze®
w aplikacjach Legimi.
Dlaczego warto?
Czytaj i słuchaj w chmurze®
w aplikacjach Legimi.
Dlaczego warto?
Liczba stron: 180 Przeczytaj fragment ebooka

Odsłuch ebooka (TTS) dostępny w abonamencie „ebooki+audiobooki bez limitu” w aplikacji Legimi na:

Androida
iOS
Czytaj i słuchaj w chmurze®
w aplikacjach Legimi.
Dlaczego warto?

Ebooka przeczytasz na:

Kindlu MOBI
e-czytniku EPUB
tablecie EPUB
smartfonie EPUB
komputerze EPUB
Czytaj w chmurze®
w aplikacjach Legimi.
Dlaczego warto?
Czytaj i słuchaj w chmurze®
w aplikacjach Legimi.
Dlaczego warto?
Zabezpieczenie: watermark Przeczytaj fragment ebooka

Opis ebooka Zmysłowe życie roślin - Daniel Chamowitz

O odczuwaniu i „świadomości” roślin

Rośliny i ich zmysły? Czy to w ogóle możliwe? Owszem! W krótką podróż po świecie roślin, które widzą, czują, a być może nawet słyszą zaprasza ich wybitny znawca Daniel Chamowitz.

Wyobraź sobie, że twoja ulubiona roślina na parapecie wie, że się do niej zbliżasz. Ba! Ona nawet wie, jaki kolor ma twoja bluzka czy spodnie. Dostrzeże każde zasłonięcie okna, zmianę światła słonecznego czy nowego sąsiada z doniczki obok. Kiedy stworzysz jej sprzyjające warunki, odwzajemni starania i być może zakwitnie lub zaowocuje. Możesz być pewny, iż nagłe obcięcie liścia czy łodygi zostanie odnotowane przez fiołka i nie pozostanie bez jego reakcji. Każdy kwiat i drzewo bez trudu wywącha zagrożenie ze strony pasożytów, ale również potencjalne pożywienie w postaci drobnych insektów.

Opinie o ebooku Zmysłowe życie roślin - Daniel Chamowitz

Fragment ebooka Zmysłowe życie roślin - Daniel Chamowitz

Da­niel Cha­mo­vitz

ZMYSŁOWE ŻYCIE ROŚLIN

Przyłożył Da­riusz Wójto­wicz

Tytuł ory­gi­nału: What a Plant Knows: AField Gu­ide to the Sen­ses by Da­niel Cha­mo­vitz

Co­py­ri­ght © 2012 by Da­niel Cha­mo­vitz

Pu­bli­shed by ar­ran­ge­ment with Scien­ti­fic Ame­ri­can, an im­print of Far­rar, Straus and Gi­ro­ux, LLC, New York.

Co­py­ri­ght © for the Po­lish edi­tion by Gru­pa Wy­daw­ni­cza Fok­sal, MMXIII

Co­py­ri­ght © for the Po­lish trans­la­tion by Da­riusz Wójto­wicz, MMXIII

Wy­da­nie I

War­sza­wa

Dla Shi­ry, Ey­ta­na, No­ama i Sha­ni

Pro­log

Moja fa­scy­na­cja po­do­bieństwa­mi między zmysłami rośliny i człowie­ka sięga lat dzie­więćdzie­siątych ubiegłego wie­ku, gdy zo­stałem ad­iunk­tem na Uni­wer­sy­te­cie Yale. Pragnąłem wówczas stu­dio­wać wyłącznie te pro­ce­sy życio­we roślin, które w żaden sposób nie byłyby powiązane z bio­lo­gią człowie­ka. (Ta niechęć wy­ni­kała praw­do­po­dob­nie z fak­tu, że w mo­jej ro­dzi­nie było już sześciu dok­torów me­dy­cy­ny). Moim ce­lem stało się zna­le­zie­nie od­po­wie­dzi na py­ta­nie, w jaki sposób światło re­gu­lu­je wzrost rośliny.

Pod­czas badań za­ob­ser­wo­wałem grupę genów, dzięki którym roślina może bezbłędnie oce­nić, czy wokół niej jest ja­sno, czy pa­nują egip­skie ciem­ności1. Ku swo­je­mu za­sko­cze­niu i po­niekąd wbrew so­bie od­kryłem później, że ta sama gru­pa genów sta­no­wi również część ludz­kie­go DNA2. Na­sunęło się wówczas oczy­wi­ste py­ta­nie: jaką funkcję pełnią w or­ga­ni­zmie człowie­ka te „roślin­ne”, jak by się mogło wy­da­wać, geny. Dzi­siaj, po wie­lu la­tach badań, wia­do­mo już, że owe geny nie tyl­ko są iden­tycz­ne, ale tak u roślin, jak u zwierząt od­po­wia­dają między in­ny­mi za re­akcję or­ga­ni­zmu na światło!3

Do­szedłem do prze­ko­na­nia, że różnice ge­ne­tycz­ne między rośli­na­mi i zwierzętami nie są tak znacz­ne, jak nie­gdyś sądziłem. Zacząłem szu­kać ana­lo­gii za­chodzących między bio­lo­gią rośliny i człowie­ka, a moja pra­ca ba­daw­cza ewo­lu­owała do zgłębia­nia przy­padków białacz­ki u mu­szek owo­co­wych. Od­kryłem, że choć nie ist­nie­je roślina, która po­tra­fiłaby po­wie­dzieć: „Na­karm mnie, Sey­mo­ur!”, są ta­kie, które wiedzą całkiem spo­ro o ota­czającym je świe­cie.

Na co dzień zwy­kle nie zwra­ca­my uwa­gi na nie­by­wa­le skom­pli­ko­waną ma­szy­ne­rię sen­so­ryczną kwiatów i drzew rosnących w na­szych przy­do­mo­wych ogródkach. Większość zwierząt wy­ka­zu­je zdol­ność wy­bo­ru oto­cze­nia, w ja­kim chce prze­by­wać; po­tra­fią zna­leźć schro­nie­nie na czas bu­rzy, po­szu­kać pożywie­nia i part­ne­ra albo prze­nieść się w inne re­jo­ny wraz ze zmianą pory roku. Tym­cza­sem rośliny, nie mogąc opuścić śro­do­wi­ska, w ja­kim przyszło im żyć, muszą prze­trwać zmia­ny po­go­dy, znieść obec­ność natrętnych sąsiadów i in­wa­zje szkod­ników. Z tej przy­czy­ny w dro­dze ewo­lu­cji wy­kształciły złożone układy sen­so­ryczne i re­gu­la­cyj­ne, dzięki którym mogą do­sto­so­wy­wać szyb­kość i kie­ru­nek wzro­stu do sta­le zmie­niających się wa­runków oto­cze­nia. Wiąz musi na przykład wie­dzieć, czy sąsied­nie drze­wo rzu­ca na nie­go cień – jeśli tak, za­cznie szu­kać dostępu do światła. Główka sałaty musi się w porę dowie­dzieć, że w po­bliżu gra­sują za­grażające jej eg­zy­sten­cji żarłoczne mszy­ce, by wy­pro­du­ko­wać trujące związki che­micz­ne, które za­biją szkod­niki. Je­dli­ca musi umieć wy­czuć sil­ne po­ry­wy wia­tru chłoszczącego jej ko­na­ry, by wy­two­rzyć grub­szy i moc­niej­szy pień. Drze­wa wiśni muszą umieć roz­po­znać, kie­dy na­stał dla nich czas kwit­nie­nia.

Na po­zio­mie ge­ne­tycz­nym rośliny są bar­dziej skom­pli­ko­wa­ny­mi or­ga­ni­zma­mi od wie­lu zwierząt; nie­jed­ne­go ważnego od­kry­cia w dzie­dzi­nie bio­lo­gii do­ko­na­no na pod­sta­wie badań pro­wa­dzo­nych właśnie na rośli­nach. W 1665 roku Ro­bert Ho­oke od­krył komórki, gdy oglądał ko­rek pod skon­stru­owa­nym przez sie­bie pro­to­ty­pem mi­kro­sko­pu. W dzie­więtna­stym wie­ku Gre­gor Men­del stwo­rzył pod­wa­li­ny no­wo­cze­snej ge­ne­ty­ki, ob­ser­wując dzie­dzi­cze­nie cech u gro­chu, a w połowie dwu­dzie­ste­go wie­ku Bar­ba­ra McC­lin­tock użyła do doświad­czeń ku­ku­ry­dzy, by wy­ka­zać, że geny po­tra­fią zmie­niać położenie lub, jak to się cza­sem określa, „prze­ska­ki­wać” z miej­sca na miej­sce w obrębie ge­no­mu. Obec­nie wia­do­mo, że te „skaczące geny” nie są obce żad­ne­mu DNA i mają bez­pośred­ni związek z cho­ro­ba­mi no­wo­two­ro­wy­mi u lu­dzi. Niektóre z naj­ważniej­szych od­kryć Dar­wi­na, słusznie uważane­go za ojca no­wo­cze­snej teo­rii ewo­lu­cji, do­tyczą bio­lo­gii roślin – część z nich przed­sta­wię na stro­ni­cach tej książki.

Oczy­wiście, w od­nie­sie­niu do roślin używam cza­sow­ni­ka „wie­dzieć” w nie­orto­dok­syj­ny sposób. Roślina nie ma ośrod­ko­we­go układu ner­wo­we­go, który ko­or­dy­no­wałby in­for­ma­cje napływające z całego ciała. Jed­nak różne części jej or­ga­ni­zmu są ze sobą powiązane, a między ko­rze­nia­mi i liśćmi, kwia­ta­mi i łody­ga­mi za­cho­dzi nie­ustan­na wy­mia­na da­nych do­tyczących światła, obec­ności pew­nych związków che­micz­nych w po­wie­trzu i zmian tem­pe­ra­tu­ry oto­cze­nia – wszyst­ko po to, by roślina mogła roz­wi­jać się w da­nym śro­do­wi­sku w sposób opty­mal­ny.

Nie wol­no nam sta­wiać zna­ku równości między postępo­wa­niem człowie­ka a funk­cjo­no­wa­niem roślin w ich świe­cie, nie­mniej ośmie­liłem się – i mam na­dzieję, że zo­sta­nie mi to wy­ba­czo­ne – użyć w tej książce ter­mi­no­lo­gii zwy­kle sto­so­wa­nej do opi­su ludz­kich za­cho­wań. Gdy opo­wia­dam o tym, co rośliny „widzą” lub ja­kie „czują” za­pa­chy, nie twierdzę by­najm­niej, że mają oczy lub nosy (albo mózgi, które za­bar­wiałyby wrażenia zmysłowe emo­cja­mi). Wierzę jed­nak, że taka no­men­kla­tu­ra zachęci nas do no­we­go spoj­rze­nia na wzrok czy węch i do za­sta­no­wie­nia się nad tym, czym w isto­cie jest roślina, a także nad tym, kim je­steśmy my sami.

Ta książka to nie jest dru­gie The Se­cret Life of Plants (Ta­jem­ne życie roślin); czy­tel­nik szu­kający po­twier­dze­nia tezy, że rośliny w isto­cie ni­czym się od nas nie różnią, w tej pra­cy go nie znaj­dzie. W roku 1974, gdy tam­ta bar­dzo głośna, ale pod względem na­uko­wym dość ane­micz­na po­zy­cja osiągnęła szczy­ty po­pu­lar­ności, wy­bit­ny fi­zjo­log roślin Ar­thur Gal­ston prze­strze­gał przed bra­niem na se­rio „dzi­wacz­nych twier­dzeń, nie­po­par­tych sto­sow­nym ma­te­riałem do­wo­do­wym”. The Se­cret Life of Plants nie tyl­ko wiodło nie­uważnego czy­tel­ni­ka na ma­now­ce, ale – co gor­sza – miało też ne­ga­tyw­ny wpływ na naukę, gdyż kwe­stio­no­wało za­sad­ność ja­kich­kol­wiek badań nad za­cho­wa­niem roślin – na­ukow­cy zaczęli jak ognia uni­kać eks­pe­ry­mentów, z których wnio­ski mogłyby wska­zy­wać na po­do­bieństwa między zmysłami człowie­ka i zmysłami roślin4.

W ciągu po­nad trzech de­kad, które upłynęły od cza­su, gdy The Se­cret Life of Plants wywołało wrzawę w me­diach, znacz­nie pogłębiło się na­sze ro­zu­mie­nie bio­lo­gii roślin. Na kar­tach ni­niej­szej książki za­pre­zen­tuję re­zul­ta­ty naj­now­szych badań w dzie­dzi­nie bo­ta­ni­ki i przed­sta­wię ar­gu­men­ty na po­par­cie tezy, że rośliny istot­nie ob­da­rzo­ne są zmysłami. W żad­nym ra­zie ta książka nie wy­czer­pu­je te­ma­tu, nie jest pełnym przeglądem tego wszyst­kie­go, co współcze­sna na­uka ma do po­wie­dze­nia o zmysłach u roślin; taki za­miar wy­ma­gałby na­pi­sa­nia podręczni­ka, który tyl­ko naj­bar­dziej wy­trwa­li czy­tel­ni­cy by­li­by w sta­nie so­bie przy­swoić. Każdy roz­dział za­czy­nam od omówie­nia jed­ne­go z na­szych zmysłów, następnie szu­kam ana­lo­gii między tym, czym jest on dla człowie­ka, a tym, czym jest dla rośliny. Opi­suję sposób przy­swa­ja­nia i prze­twa­rza­nia in­for­ma­cji sen­so­rycz­nych, a także za­sta­na­wiam się nad eko­lo­gicz­ny­mi im­pli­ka­cja­mi występo­wa­nia da­ne­go zmysłu w świe­cie roślin­nym. Każde za­gad­nie­nie uka­zuję zarówno z per­spek­ty­wy hi­sto­rycz­nej, jak i współcze­snej. Wy­brałem do omówie­nia wzrok, do­tyk, słuch, pro­prio­cepcję oraz pamięć i cho­ciaż poświęcam po­wo­nie­niu cały roz­dział, nie zaj­muję się zmysłem sma­ku – te dwa zmysły bo­wiem są ze sobą bli­sko spo­krew­nio­ne.

Je­steśmy całko­wi­cie zależni od roślin. Bu­dzi­my się w do­mach zbu­do­wa­nych z drew­na po­chodzącego z lasów sta­nu Ma­ine, napełnia­my filiżankę kawą za­pa­rzoną na ziar­nach z Bra­zy­lii, ubie­ra­my się w pod­ko­szu­lek z egip­skiej bawełny, pi­sze­my spra­woz­da­nie na pa­pie­rze i za­wo­zi­my dzie­ci do szkoły sa­mo­cho­da­mi, których opo­ny wy­ko­na­ne zo­stały z ze­bra­ne­go w Afry­ce kau­czu­ku i które napędza­ne są pa­li­wem po­wstałym z wy­marłych przed mi­lio­na­mi lat sa­gowców. Związki che­micz­ne po­zy­ska­ne z roślin re­du­kują gorączkę (aspi­ry­na) i leczą raka (tak­sol). Początek upra­wy psze­ni­cy wy­zna­czył kres pew­nej epo­ki w dzie­jach ludz­kości i początek następnej; zwykły ziem­niak wywoływał ma­so­we mi­gra­cje lud­ności.

Rośliny nie prze­stają nas za­dzi­wiać i in­spi­ro­wać: ol­brzy­mie se­kwo­je są naj­większy­mi po­je­dyn­czy­mi, nie­za­leżnymi or­ga­ni­zma­mi żyjącymi na zie­mi, algi należą do naj­mniej­szych, a róże nie­odmien­nie wywołują uśmiech na twa­rzy patrzącego na nie człowie­ka.

Sko­ro aż tyle za­wdzięcza­my rośli­nom, czyż nie po­win­niśmy poświęcić kil­ku chwil na za­po­zna­nie się z tym, cze­go na­ukow­cy do­wie­dzie­li się na ich te­mat? Wy­rusz­my więc w tę podróż, by zba­dać pra­wa rządzące ich wewnętrznym życiem. Za­cznie­my od tego, co roślina tak na­prawdę wi­dzi, rosnąc so­bie w na­szym ogródku.

Je­den: Co wi­dzi roślina?

Choć ją trzy­ma łody­ga, choć jest uwięzioną,

Jed­nak się i tak jesz­cze ku słońcu ob­ra­ca,

Tra­ci kształt, lecz miłości nig­dy nie utra­ca5.

Owi­diusz, Prze­mia­ny

Wy­obraź so­bie: rośliny cię widzą.

Roślina rze­czy­wiście mo­ni­to­ru­je swo­je oto­cze­nie. Wi­dzi, kie­dy się do niej zbliżasz; wi­dzi, kie­dy nad nią sto­isz. Wie na­wet, czy ko­szu­la, którą masz na so­bie, ma ko­lor nie­bie­ski czy czer­wo­ny. Wie, że po­ma­lo­wałeś ostat­nio swój dom oraz że prze­niosłeś do­niczkę z jed­ne­go końca sa­lo­nu na dru­gi.

Oczy­wiście, rośliny nie „widzą” ob­ra­za­mi, jak my. Nie odróżnią lek­ko łysiejącego oku­lar­ni­ka w śred­nim wie­ku od uśmiech­niętej dziew­czyn­ki z brązo­wy­mi locz­ka­mi. Ale po­strze­gają światło (i ko­lo­ry) na wie­le spo­sobów, o których nam się na­wet nie śniło. Od­bie­rają bo­wiem pro­mie­nio­wa­nie ul­tra­fio­le­to­we, to samo, które daje nam opa­le­niznę, oraz pro­mie­nio­wa­nie pod­czer­wo­ne, które nas ogrze­wa. Po­tra­fią roz­po­znać, kie­dy pada na nie słabe światło, na przykład od świe­cy, a kie­dy jest śro­dek dnia lub kie­dy słońce ma właśnie skryć się za ho­ry­zon­tem. Wiedzą, czy źródło światła znaj­du­je się po le­wej stro­nie, po pra­wej czy gdzieś u góry. Zo­rien­tują się, gdy jakaś inna roślina wyrośnie obok nich i zasłoni im światło. I pamiętają, od jak daw­na jest ja­sno.

Czy za­tem można te zdol­ności uznać za „roślin­ny zmysł wzro­ku”? Za­stanówmy się naj­pierw, czym jest wzrok dla nas, lu­dzi. Wy­obraźmy so­bie człowie­ka nie­wi­do­me­go od uro­dze­nia, żyjącego w całko­wi­tej ciem­ności. Następnie załóżmy, że ma zdol­ność rozróżnia­nia światła i cie­nia. Taka oso­ba będzie mogła odróżnić dzień od nocy, określić, czy znaj­du­je się w po­miesz­cze­niu czy na zewnątrz. Te nowe wrażenia na pew­no zo­staną uzna­ne za szczątko­wy zmysł wzro­ku, umożli­wiający jed­no­st­ce funk­cjo­no­wa­nie na zupełnie in­nym po­zio­mie niż do­tych­czas. Te­raz wy­obraźmy so­bie, że ten sam człowiek umie rozróżniać ko­lo­ry, po­tra­fi do­strzec błękit nad swoją głową i zie­leń pod sto­pa­mi. (Oczy­wiście jest znacz­ny postęp w sto­sun­ku do życia w całko­wi­tej ciem­ności lub po­strze­ga­nia wyłącznie sza­rości i bie­li). Chy­ba wszy­scy zgo­dzi­my się, że ta za­sad­ni­cza zmia­na – od całko­wi­tej śle­po­ty do zdol­ności rozróżnia­nia ko­lorów – sta­no­wi dla nie­wi­do­mej oso­by ro­dzaj „wi­dze­nia”.

Słownik Mer­riam-We­bster’s de­fi­niu­je „wzrok” jako „fi­zycz­ny zmysł, dzięki któremu od­bie­ra­ne przez oko bodźce świetl­ne in­ter­pre­to­wa­ne są przez mózg i prze­kształcane w wy­obrażenia obiektów o określo­nym usy­tu­owa­niu w prze­strze­ni, kształcie, ja­sności i bar­dzo często także ko­lo­rze”6. Po­strze­ga­my fale świetl­ne mieszczące się w tak zwa­nym paśmie wi­dzial­nym. Ter­mi­nem „światło” – po­tocz­nie i w sposób zro­zu­miały dla wszyst­kich – określa się wi­dzialną część fal elek­tro­ma­gne­tycz­nych. Światło ma za­tem właściwości ta­kie same jak wszyst­kie inne typy za­bu­rzeń pola elek­tro­ma­gne­tycz­ne­go, na przykład mi­kro­fa­le albo fale ra­dio­we. Fale ra­dio­we w sys­te­mie AM są bar­dzo długie, mierzą po­nad pół ki­lo­me­tra długości. To dla­te­go an­te­ny na­daj­ników ra­dio­wych sięgają kil­ku pięter. Z ko­lei fale pro­mie­nio­wa­nia rent­ge­now­skie­go są bar­dzo krótkie, bi­lion razy krótsze od fal ra­dio­wych, dla­te­go z taką łatwością prze­ni­kają na­sze ciała.

Fale świetl­ne znaj­dują się gdzieś pośrod­ku ska­li, mierzą od 0,0000004 do 0,0000007 me­tra długości. Światło nie­bie­skie ma fale najkrótsze, a światło czer­wo­ne – najdłuższe; zie­lo­ne, żółte i po­ma­rańczo­we mieści się między tymi skraj­nościa­mi. (Z tego właśnie po­wo­du układ ko­lorów tęczy jest za­wsze taki sam – od barw o najkrótszej fali, jak nie­bie­ska, do tych o fali najdłuższej, jak czer­wo­na). Możemy po­strze­gać fale elek­tro­ma­gne­tycz­ne w ta­kim za­kre­sie długości, gdyż na­sze oczy uzbro­jo­ne są w spe­cjal­ne białka, zwa­ne fo­to­re­cep­to­ra­mi, które po­tra­fią re­je­stro­wać i ab­sor­bo­wać ten ro­dzaj ener­gii – w taki sam sposób, w jaki an­te­na od­bior­ni­ka ra­dio­we­go wy­chwy­tu­je fale ra­dio­we.

Siatkówka, błona wyściełająca tylną ścianę we wnętrzu gałki ocznej, po­kry­ta jest wie­lo­ma rzędami ta­kich re­cep­torów, które przy­po­mi­nają rzędy diod elek­tro­lu­mi­ne­scen­cyj­nych tworzących płaskie ekra­ny te­le­wi­zorów albo ele­mentów światłoczułych w ma­try­cach apa­ratów cy­fro­wych. Na całej siatkówce roz­miesz­czo­ne są re­cep­tory światła zwa­ne pręci­ka­mi, wrażliwe na światło do­wol­ne­go ko­lo­ru, oraz re­cep­tory zwa­ne czop­ka­mi, re­agujące na światło o kon­kret­nej bar­wie. Każdy pręcik lub czo­pek zo­sta­nie po­bu­dzo­ny, gdy zo­gni­skują się na nim pro­mie­nie światła. Siatkówka ludz­kie­go oka wy­po­sażona jest w bli­sko sto dwa­dzieścia pięć mi­lionów pręcików i sześć mi­lionów czopków, zlo­ka­li­zo­wa­nych na po­wierzch­ni mniej więcej roz­mia­ru zdjęcia pasz­por­to­we­go. Od­po­wia­da to ma­try­cy apa­ratu fo­to­gra­ficz­ne­go o roz­dziel­czości stu trzy­dzie­stu me­ga­pik­se­li. Tak ol­brzy­mia licz­ba re­cep­torów sku­pio­nych na nie­wiel­kiej po­wierzch­ni za­pew­nia nam dużą ostrość po­strze­ga­nych przez nas ob­razów. Dla porówna­nia, te­le­bi­my o naj­wyższej roz­dziel­czości wy­po­sażone są za­le­d­wie w około dzie­sięciu tysięcy diod na jed­nym me­trze kwa­dra­to­wym po­wierzch­ni, a roz­dziel­czość prze­ciętne­go apa­ratu fo­to­gra­ficz­ne­go wy­no­si osiem me­ga­pik­se­li.

Pręciki są bar­dziej wrażliwe na światło niż czop­ki i po­zwa­lają nam wi­dzieć w nocy lub przy słabym oświe­tle­niu, ale za to nie w ko­lo­rach. Na­to­miast wy­ma­gające jaśniej­sze­go oświe­tle­nia czop­ki umożli­wiają wi­dze­nie barw­ne, gdyż występują w trzech od­mia­nach – czer­wo­nej, zie­lo­nej i nie­bie­skiej. Te dwa typy fo­to­re­cep­torów – pręciki i czop­ki – różnią się przede wszyst­kim za­war­ty­mi w nich związka­mi che­micz­ny­mi. Owe sub­stan­cje – ro­dop­sy­na w pręci­kach i trzy różne fo­top­sy­ny w czop­kach – mają spe­cy­ficzną bu­dowę che­miczną, dzięki której są zdol­ne ab­sor­bo­wać światło o różnej długości fali. Światło nie­bie­skie pochłania­ne jest przez ro­dop­synę i nie­bieską fo­top­synę; czer­wo­ne – przez ro­dop­synę i czer­woną fo­top­synę. Światło fio­le­to­we ab­sor­bo­wane jest przez ro­dop­synę oraz przez czer­woną i nie­bieską fo­top­synę, ale nie przez zie­loną, i tak da­lej. Gdy pręcik lub czo­pek przy­swoi ener­gię świetlną, wysyła sy­gnał do mózgu, który prze­kształca in­for­ma­cje napływające z mi­lionów fo­to­re­cep­torów w je­den spójny ob­raz.

Śle­po­ta wy­ni­ka z uszko­dzeń po­wstałych na różnych eta­pach roz­wo­ju narządu wzro­ku: odbiór fal świetl­nych przez siatkówkę może zo­stać upośle­dzo­ny z po­wo­du fi­zycz­nych zmian w jej struk­tu­rze; zakłóce­nia prze­bie­gu pro­cesów che­micz­nych za­chodzących w ro­dop­sy­nie i fo­top­sy­nach mogą pro­wa­dzić do nie­re­ago­wa­nia oka na światło; wresz­cie śle­potę może po­wo­do­wać utra­ta zdol­ności prze­ka­zy­wa­nia in­for­ma­cji o bodźcach świetl­nych do mózgu. Lu­dzie z za­bu­rze­nia­mi roz­po­zna­wa­nia ko­lorów, na przykład bar­wy czer­wo­nej, nie po­sia­dają czopków wrażli­wych na światło o ta­kim właśnie ko­lorze. Czer­wo­ne światło nie jest ab­sor­bo­wa­ne, a co za tym idzie, in­for­ma­cja o nim nie zo­stanie prze­ka­za­na do mózgu. Ludz­ki zmysł wzro­ku wy­ko­rzy­stu­je więc zarówno komórki od­bie­rające bodźce świetl­ne, jak i mózg, który prze­twa­rza dane, byśmy mo­gli na nie za­re­ago­wać we właściwy sposób. A jak to wygląda u roślin?

Dar­win bo­ta­nik

W ciągu dwu­dzie­stu lat po opu­bli­ko­wa­niu swo­je­go sztan­da­ro­we­go dzieła O po­wsta­wa­niu ga­tunków Ka­rol Dar­win prze­pro­wa­dził wie­le eks­pe­ry­mentów, których wy­ni­ki po dziś dzień wpływają na za­kres i me­to­dy badań pro­wa­dzo­nych nad rośli­na­mi.

Twórcę teo­rii ewo­lu­cji, po­dob­nie jak jego syna Fran­ci­sa, fa­scy­no­wał wpływ światła na wzrost roślin. W swo­jej ostat­niej książce The Po­wer of Mo­ve­ment in Plants (Zdol­ność ru­chu u roślin) Dar­win pisał: „Nie­wie­le do­praw­dy ist­nie­je roślin, które jakąś swoją częścią […] nie skłaniałyby się ku pa­dającemu z boku światłu”6. Przekładając to na współcze­sny język: nie­mal wszyst­kie rośliny wy­gi­nają się ku światłu. Sta­le to ob­ser­wu­je­my u roślin do­nicz­ko­wych, które zwra­cają się w stronę pro­mie­ni słonecz­nych wpa­dających przez okno. Ta­kie za­cho­wa­nie na­zy­wa­ne jest fo­to­tro­pi­zmem.

Mo­zga ka­na­ryj­ska (Pha­la­ris ca­na­rien­sis)

W roku 1864 współcze­sny Dar­wi­no­wi uczo­ny Ju­lius von Sachs od­krył, że fo­to­tro­pizm wywołuje przede wszyst­kim światło nie­bie­skie, pod­czas gdy po­zo­stałe ko­lo­ry są dla roślin ra­czej obojętne, w nie­wiel­kim je­dy­nie stop­niu po­wo­dując ich wy­chy­la­nie się ku światłu. Ale nikt wówczas nie wie­dział, w jaki sposób roślina „wi­dzi” światło pa­dające z określo­nej stro­ny i która jej część jest za to odpowie­dzialna.

W bar­dzo pro­stym doświad­cze­niu Dar­win wraz ze swo­im sy­nem wy­ka­zał, że fo­to­tro­pizm nie jest re­zul­ta­tem fo­to­syn­te­zy – pro­ce­su, w którym roślina za­mie­nia ener­gię świetlną na ener­gię wiązań che­micz­nych – lecz wy­ni­ka ra­czej z wro­dzo­nej wrażliwości na kie­ru­nek pa­da­nia światła. Dla po­trzeb eks­pe­ry­men­tu Dar­winowie przez kil­ka dni prze­cho­wy­wa­li do­niczkę z mozgą ka­na­ryjską w za­ciem­nio­nym po­miesz­cze­niu. Następnie za­pa­li­li bar­dzo małą lampkę ga­zową w od­ległości po­nad trzech i pół me­tra od do­niczki i utrzy­my­wa­li tak słabe natężenie światła, że sami „nie byli w sta­nie do­strzec sie­wek ani na­wet li­nii na­ry­so­wa­nej ołówkiem na pa­pie­rze”7. Ale już po trzech go­dzi­nach roślina wygięła się w stronę źródła tego słabe­go światła. Za każdym ra­zem wy­krzy­wiała się ta sama część młode­go pędu, ja­kieś dwa, trzy cen­ty­me­try poniżej wierz­chołka.

Dar­wi­no­wie za­da­li so­bie wówczas py­ta­nie, jaki or­gan rośliny „wi­dzi” światło. Prze­pro­wa­dzi­li eks­pe­ry­ment, który miał się oka­zać jed­nym z najsłyn­niej­szych doświad­czeń w hi­sto­rii bo­ta­ni­ki. Przyjęli założenie, że „oczy” rośliny mieszczą się na wierz­chołku pędu, i na pięciu różnych siew­kach spraw­dzi­li występo­wa­nie fo­to­tro­pi­zmu w sposób przed­sta­wio­ny na poniższej ilu­stra­cji:

Pod­su­mo­wa­nie eks­pe­ry­mentów Dar­wi­na do­tyczących zja­wi­ska fo­to­tro­pi­zmu

a. Pierw­sza siew­ka nie zo­stała zmo­dy­fi­ko­wa­na; miała po­twier­dzić, że wa­run­ki, w ja­kich prze­pro­wa­dzo­no eks­pe­ry­ment, sprzy­jają wystąpie­niu fo­to­tro­pi­zmu.

b. W dru­giej siew­ce ucięto wierz­chołek pędu.

c. W trze­ciej wierz­chołek przy­kry­to kap­tur­kiem z nie­przej­rzy­ste­go ma­te­riału.

d. W czwar­tej wierz­chołek przy­kry­to kap­tur­kiem z prze­zro­czy­ste­go szkła.

e. W piątej siew­ce część środ­kową pędu przesłonięto nie­prze­zro­czystą rurką.

Po prze­pro­wa­dze­niu tak przy­go­to­wa­ne­go doświad­cze­nia w wa­run­kach iden­tycz­nych z tymi, w których do­ko­na­no pierw­sze­go eks­pe­ry­men­tu, oka­zało się, że siew­ka a – co było łatwe do prze­wi­dze­nia – wygięła się ku światłu, po­dob­nie siew­ka z nie­prze­zro­czystą rurką wokół środ­ko­wej części pędu (siew­ka e na ilu­stra­cji). Jeśli jed­nak wierz­chołek rośliny zo­stał wcześniej usu­nięty lub przy­kry­ty nie­przej­rzy­stym kap­tur­kiem, roślina pozo­stawała ślepa i nie mogła wy­chy­lić się ku źródłu światła.

Następnie Dar­win wraz z sy­nem ob­ser­wo­wał za­cho­wa­nie siew­ki d: ta roślina nie­prze­rwa­nie wy­gi­nała się w stronę światła, po­mi­mo że jej wierz­chołek zo­stał przy­kry­ty kap­tur­kiem. Tym ra­zem jed­nak kap­tu­rek wy­ko­na­ny był z przej­rzy­ste­go szkła, nie od­ci­nał więc światłu dostępu do wierz­chołka pędu. Tak oto jed­nym pro­stym doświad­cze­niem, którego wy­ni­ki opu­bli­ko­wa­no w 1880 roku, Dar­wi­no­wie udo­wod­ni­li, że fo­to­tro­pizm jest re­zul­ta­tem od­działywa­nia światła na wierz­chołek rośliny, re­agujący na bodźce świetl­ne i prze­ka­zujący in­for­ma­cje o nich do środ­ko­wej części pędu, by nakłonić go do wygięcia się w określo­nym kie­run­ku. Tym sa­mym ba­da­cze wy­ka­za­li ist­nie­nie szczątko­we­go zmysłu wzro­ku u roślin.

Ma­ry­land Mam­moth: tytoń, który nie chciał prze­stać rosnąć

Kil­ka­dzie­siąt lat później w do­li­nach na południu sta­nu Ma­ry­land po­ja­wił się nie­zna­ny wcześniej szczep ty­to­niu i na nowo roz­pa­lił za­in­te­re­so­wa­nie spo­so­bem po­strze­ga­nia świa­ta przez rośliny. Na tam­tych te­re­nach od cza­su, gdy pod ko­niec sie­dem­na­ste­go wie­ku przy­by­li na nie pierw­si osad­ni­cy, po­wstało kil­ka naj­większych plan­ta­cji ty­to­niu w Ame­ry­ce. Plan­ta­to­rzy, wy­ko­rzy­stując doświad­cze­nie rdzen­nych ple­mion, ta­kich jak Su­squ­ehan­nock, od stu­le­ci zaj­mujących się uprawą ty­to­niu, wy­sie­wa­li rośliny na wiosnę, by pod ko­niec lata ze­brać plon. Niektóre krza­ki nie były ści­na­ne dla liści, lecz po­zo­sta­wia­ne na polu, aż za­kwitną i wy­dadzą na­sio­na na przyszłe wy­sie­wy. W roku 1906 far­me­rzy od­no­to­wa­li po­ja­wienie się no­we­go szcze­pu ty­to­niu, który, jak się wy­da­wało, rósł i rósł bez końca. Po­je­dyn­czy okaz osiągał na­wet czte­ry i pół me­tra wy­so­kości, wy­pusz­czał pra­wie setkę liści, a rosnąć prze­sta­wał do­pie­ro z na­sta­niem mrozów. Zra­zu ta krzep­ka, nie­ustan­nie powiększająca swo­je roz­mia­ry roślina wy­da­wała się do­bro­dziej­stwem dla plan­ta­torów. Ale, jak to często bywa w ta­kich przy­pad­kach, nowy szczep, traf­nie na­zwa­ny ma­ry­landz­kim ma­mu­tem (Ma­ry­land Mam­moth), oka­zał się ist­nym Ja­nu­sem, rzym­skim bo­giem o dwóch twa­rzach. Co praw­da, nie prze­sta­wał rosnąć przez cały okres we­ge­ta­cyj­ny, ale z dru­giej stro­ny rzad­ko kie­dy za­kwi­tał i rol­ni­cy nie mo­gli po­zy­skać ziar­na na ko­lej­ne za­sie­wy.

Tytoń szla­chet­ny (Ni­co­tia­na ta­ba­cum)

W roku 1918