Растения под наркозом
Анестетик не даёт распространяться сенсорному импульсу по тканям венериной мухоловки.
Наркоз действует не только на животных, но и на растения. На обычных растениях это не покажешь, но среди них есть такие, которые способны к быстрым движениям, например, мимоза стыдливая, которая стремительно опускает листья, если по ней щёлкнуть. Собственно, растительный наркоз удалось явно продемонстрировать ещё во второй половине XIX века в экспериментах с мимозой и диэтиловым эфиром: после обработки диэтиловым эфиром (который до сих пор используют для местного обезболивания) мимоза стала нечувствительной к прикосновениям.
Другое растение, на котором хорошо видно действие наркоза — это хищная венерина мухоловка. Она ловит насекомых в специальную ловушку из листьев: в ней есть чувствительные волоски, которые чувствуют прикосновения и дают сигнал ловушке захлопнуться, когда в неё кто-нибудь заползает. Когда паникующая жертва пытается выбраться, она только и делает, что раздражает чувствительные волоски, и это служит для мухоловки сигналом, что пора выделять пищеварительные ферменты, причём чем сильнее дёргается добыча, тем больше ферментов на неё выливается.
Несколько лет назад мы писали, что и диэтиловый эфир обездвиживает и мухоловку тоже. В новой статье в Scientific Reports сотрудники Вюрцбургского университета пишут о том, что именно происходит в мухоловке под действием наркоза. Чтобы захлопнуть ловушку, сигнал от чувствительного волоска должен перебежать к клеткам, которые её открывают и закрывают. Если бы речь шла о животных, это был бы нейронный импульс. У растений нет клеток, похожих на животные нейроны, но есть другие проводящие ткани, которые обмениваются электрохимическими сигналами: какое-то раздражение вызывает перегруппировку ионов на клеточной мембране, её электрические свойства меняются и от клетки к клетке начинает бежать импульс.
У мухоловки сигналом к действию оказывается поток ионов кальция (кальций же играет огромную роль в генерировании импульсов и в животных клетках тоже). Диэтиловый эфир не подавляет кальциевый сигнал сам по себе, но не даёт ему распространяться. Чувствительные волоски в ловушке чувствует прикосновения, но не могут никому о них рассказать. Чтобы импульс побежал по растительным тканям, нужен глутаматный рецептор. Глутаминовая кислота, или глутамат — это один из нейромедиаторов, используемых нашими нейронами, с его помощью нервные импульсы перескакивают от одного нейрона к другому в межнейронных соединениях-синапсах. Очевидно, похожий механизм работает и у мухоловки: под наркозом рецептор к глутамату переставал работать и импульс не распространялся, хотя уровень глутамата в тканях растения искусственно повышали; то же самое происходило, когда ген рецептора отключали.
Нечто похожее происходит и у животных: многие анестетики просто перекрывают распространение сигнала от рецептора к следующим нейронам, которые могли передать его в мозг. Тем не менее, в параллелях между растениями и животными следует быть осторожными: пока что мало известно о том, в чём схожи и в чём отличаются те же глутаматные рецепторы в растительных и животных клетках, как они способствуют распространению сигнала по растительным тканям и т. д. И в перспективе исследования здесь помогут лучше понять, как вообще действует наркоз — не только на растения, но и на людей.
