Dla Shiry, Eytana, Noama i Shani

Dane oryginału:

WHAT A PLANT KNOWS: A Field Guide to the Senses: Updated and Expanded Edition by Daniel Chamovitz

Copyright © 2012, 2017 by Daniel Chamovitz

Published by arrangement with Scientific American / Farrar, Straus and Giroux, New York

Tłumaczenie Marek Czekański

Projekt okładki, stron tytułowych Anna Kulikowska

Wydawca Katarzyna Włodarczyk-Gil

Koordynator ds. redakcji Renata Ziółkowska

Redakcja Joanna Forysiak

Korekta Agnieszka Mańko

Koordynator produkcji Adam Krajewski

Skład wersji elektronicznej na zlecenie Wydawnictwo Naukowe PWN S.A.:
Michał Latusek

Książka, którą nabyłeś, jest dziełem twórcy i wydawcy. Prosimy, abyś przestrzegał praw, jakie im przysługują. Jej zawartość możesz udostępnić nieodpłatnie osobom bliskim lub osobiście znanym. Ale nie publikuj jej w internecie. Jeśli cytujesz jej fragmenty, nie zmieniaj ich treści i koniecznie zaznacz, czyje to dzieło. A kopiując jej część, rób to jedynie na użytek osobisty.

Szanujmy cudzą własność i prawo.

Więcej na www.legalnakultura.pl.

Polska Izba Książki

Copyright © for a Polish edition by Wydawnictwo Naukowe PWN SA

eBook został przygotowany na podstawie wydania papierowego z 2025 r. (Wydanie I)

Warszawa 2025

ISBN 978-83-01-24290-9

Wydawnictwo Naukowe PWN SA

02-460 Warszawa, ul. Gottlieba Daimlera 2

tel. 22 69 54 321, faks 22 69 54 288

infolinia 801 33 33 88

e-mail: pwn@pwn.com.pl; reklama@pwn.pl

www.pwn.pl

Rośliny nie mają mózgów, oczu i innych znanych nam narządów zmysłów, posiadają jednak pewną elementarną »świadomość« – pisze biolog Daniel Chamovitz, prezentując w tym pięknym, odkrywczym ujęciu botaniki wyniki wielu uzasadniających je najnowszych badań.

„Nature”

Pouczające porównanie zmysłów ludzkich i roślinnych.

Frank Graham Jr,
National Audubon Society

Konfrontując zmysły ludzkie ze zdolnościami adaptacji środowiskowej roślin, [Chamovitz] przedstawia fascynujące i logiczne wyjaśnienia właściwych im sposobów przetrwania mimo braku możliwości przemieszczania się. Intrygujące spojrzenie na kwestię świadomości roślin, poparte prezentacją najnowszych badań w dziedzinie botaniki.

„Kirkus Reviews”

Ocena: roślinna rewelacja.

„Herald Sun” (Australia)

Książka Chamowitza to popularyzacja wiedzy na najwyższym poziomie, pełna sugestywnych przykładów przejawów życia, niekiedy trudnych do wyobrażenia.

Peter Marren,
„BBC Wildlife”

W żywej i uroczej narracji konfrontującej botanikę z biologią człowieka [Chamovitz] objaśnia odkrycia dotyczące roślin i ich zmysłów, prezentując w dostępnej, a często nieortodoksyjnej formie naukowe obserwacje złożonych procesów przyrody, nie tylko w sposób zrozumiały, lecz także zabawny i zmuszający do myślenia.

Carol Haggas,
„Booklist”

Wiele niekonwencjonalnych doświadczeń z roślinami oraz porcja zdumiewającej wiedzy o nich.

James McConnachie,
„The Sunday Times” (Londyn)

[Chamovitz] delikatnie nakłania do większego uznania dla złożoności roślin i ich spostrzegawczości… Jeśli mają one wzrok, powonienie i wrażliwość na dotyk, a przy tym wiedzą, gdzie są, i pamiętają, to być może posiadają jakiś rodzaj inteligencji. Warto się nad tym zastanowić, mijając je następnym razem.

Chelsie Eller,
„Science”

Roślina, podobnie jak my, usiłując wygrywać w wyścigu szczurów, wykorzystuje swoje środowisko życia. Żonkil, gdy zasłaniamy mu światło, potrafi to wykryć, a rododendron wie, że brutalnie rżniemy nożycami jego sąsiada. Chamovitz zgrabnie i jasno opisuje roślinne odpowiedniki naszych zmysłów oraz formy botanicznej pamięci i orientacji w przestrzeni. Świadomość tego, jak wiele rośliny wiedzą, może nas skłonić do większej delikatności w obcowaniu z nimi.

Hannah Holmes, autorka książek
Quirk i Suburban Safari

Spostrzeżenia Chamovitza przedstawione w książce Co wiedzą rośliny rozszerzają dziedzinę botaniki, podobnie jak jego przełomowe badania związków między królestwami roślin i zwierząt. Ta frapująca i pouczająca książka jest pełna cudownych przykładów podkreślających wspólnotę genetycznego dziedzictwa roślin i zwierząt w ich relacjach ze środowiskami życia. Książka ta ukazuje świat roślin w zupełnie nowym świetle.

Gloria M. Coruzzi i prof. Milton Petrie,
Ośrodek Genomiki i Biologii Systemowej
Uniwersytetu Nowojorskiego

Każdy, kto się zastanawiał, jak i dlaczego rośliny podejmują określone decyzje, w książce Co wiedzą rośliny znajdzie odpowiedzi. Chamovitz po mistrzowsku przekłada naukową botanikę na język zrozumiały dla laików.

Michael Malice, pisarz, bohater książki
Harveya Pekara go & Hubris
i miłośnik sukulentów

Chamovitz pozwala przedstawicielom gatunku Homo sapiens »wejść w buty« – lub lepiej powiedzieć: »w korzenie« – reprezentantów świata roślin. Po przeczytaniu tej książki trudno przechodzić obok nich obojętnie, zrywając bezrefleksyjnie liście. Autor odkrywa przed nami cudowne atrybuty zmysłów roślin oraz głębokie genetyczne pokrewieństwo królestw roślin i zwierząt.

Elisabeth Tova Bailey, autorka książki
The Sound of a Wild Snail Eating

Fascynująca książka, zgłębiająca przystępnie dowody wspólnoty cech roślin i zwierząt, rozleglejszej niż większość z nas sądzi. Wiadomość, że rośliny nie czują bólu i nie cierpią w ludzkim znaczeniu tego słowa podczas zbiorów, jest ulgą dla wegetarian. Mimo to po przeczytaniu książki Co wiedzą rośliny mieliśmy chęć przeprosić nasze żonkile za przesłanianie im słońca, gdy nam było tak wygodnie.

Mary i John Gribbinowie,
autorzy książki Flower Hunters

Co wiedzą rośliny to lektura interesująca, wiele mówiąca, naukowo ścisła i przystępna. Rekomenduję ten sympatyczny tekst wszystkim zastanawiającym się nad fenomenem życia i szukających przekonującego wprowadzenia w świat roślin widziany przez pryzmat setek lat starannych doświadczeń naukowych.

prof. Stephen D. Hopper,
były dyrektor Królewskiego Ogrodu Botanicznego Kew

Prolog

W okresie pięciu lat po pierwszej publikacji książki Co wiedzą rośliny (What a Plant Knows) obserwowaliśmy znaczny wzrost zainteresowania zmysłami roślin. Nowe odkrycia w dziedzinie ich biologii pojawiają się bardzo szybko, dlatego obecne nowe wydanie zawiera informacje o przełomowym znaczeniu, niekiedy sprzeczne z konkluzjami zawartymi w wydaniu pierwszym. Zarówno społeczność naukowa, jak i prasa popularna wzniosły się wysoko ponad poziom pseudonaukowy charakteryzujący znaczną część przejawów zainteresowania zmysłami roślin, wzbudzających opór i sprzeciw botaników. Dodam, że w dobie narastającego narodowego izolacjonizmu ogólnoświatowy rozwój badań sposobów reagowania roślin na środowisko życia jest wybitnie krzepiący. Sukces pierwszego wydania w Pekinie, Monachium, San Francisco i Seulu potwierdza uniwersalną potrzebę zrozumienia naszych zielonych sąsiadów.

Nie powinno nas to dziwić, zważywszy na to, jak bardzo jesteśmy od roślin uzależnieni. Budzimy się w domu zbudowanym z drewna wyciętego w Maine, robimy sobie kawę wyhodowaną w Brazylii, zakładamy koszulkę z egipskiej bawełny, drukujemy sprawozdanie na papierze wyprodukowanym z drzew eukaliptusowych rosnących na Tasmanii, odwozimy dzieci do szkoły w samochodzie napędzanym benzyną pochodzącą z sagowców wymarłych przed milionami lat, którego opony wyprodukowano z kauczuku pozyskanego w Afryce. Substancje pochodzenia roślinnego obniżają gorączkę (pomyślmy o aspirynie) i leczą raka (Taxol). Dzięki pszenicy przeszliśmy z epoki zbieractwa do epoki rolnictwa, a zwykłe ziemniaki stały się przyczyną masowych migracji. Rośliny wciąż nas inspirują i zadziwiają: monumentalne sekwoje są największymi indywidualnymi organizmami na Ziemi, algi należą do najmniejszych, a róże u wszystkich budzą uśmiech.

Moje zainteresowanie podobieństwami zmysłów roślinnych i ludzkich zaczęło się podczas podoktoranckiego stażu na Uniwersytecie Yale w latach dziewięćdziesiątych XX wieku. Chciałem wtedy badać specyficznie roślinne procesy biologiczne bez żadnych odniesień do biologii człowieka (być może dlatego, że w mojej rodzinie jest sześciu lekarzy). Zaciekawił mnie szczególnie problem regulacyjnego wpływu światła na rozwój roślin. W toku badań odkryłem pewną szczególną grupę genów pozwalających roślinie odróżniać światło od ciemności [1]. Z wielkim zdziwieniem i wbrew wszystkim planom odkryłem później, że ta sama grupa genów jest także częścią ludzkiego DNA [2]. Prowadziło to do oczywistego pytania, co te pozornie „typowo roślinne” geny robią w genomie ludzkim. Wiele lat później, po długotrwałych badaniach, wiemy już, że geny te nie tylko występują u roślin i zwierząt, lecz także regulują u przedstawicieli obu królestw reakcje na światło (i inne procesy rozwojowe) [3]!

Zdałem sobie wówczas sprawę, że różnice genetyczne między roślinami a zwierzętami nie są tak znaczne, jak kiedyś uważałem. Zacząłem szukać głębszych biologicznych związków między tymi królestwami, a przedmiot moich badań ewoluował od reakcji roślin na światło do leukemii u muszek owocówek. Odkryłem, że wprawdzie żadna roślina nie powie nam: „Brakuje mi minerałów!”, ale wiele z nich bardzo dużo „wie”.

Musimy się przyznać, że nie zwracamy szczególnej uwagi na niezwykle wyrafinowany mechanizm zmysłowy kwiatów i drzew funkcjonujący w naszych ogródkach przydomowych. Większość zwierząt świadomie wybiera środowiska życia, szuka schronienia przed burzą, aktywnie poszukuje pożywienia i partnerów lub migruje, dostosowując się do zmian pór roku. Rośliny, nie mając takich możliwości, muszą się przystosowywać do ciągłych zmian pogody, inwazyjnych sąsiadów, zagrażających życiu szkodników i innych przeciwności. Z tego względu wykształciły złożone układy sensoryczne i regulacyjne pozwalające modulować wzrost stosownie do zmieniających się warunków. Młody wiąz musi wiedzieć, czy jakiś sąsiad nie zasłania mu Słońca, i umieć rosnąć tak, by zapewnić sobie optymalny w danej sytuacji dostęp do światła. Główka sałaty musi wiedzieć o obecności żarłocznych mszyc mogących ją zjeść, by móc się bronić, wydzielając trujące dla nich substancje. Daglezja musi wiedzieć o regularnych, szarpiących jej gałęziami wiatrach, by móc tworzyć mocniejszy i grubszy pień. Wiśnie muszą wiedzieć, kiedy zakwitnąć.

Na poziomie genetycznym rośliny są bardziej złożone niż wiele zwierząt, a niektórych najważniejszych odkryć w dziedzinie biologii dokonano w toku badań świata roślinnego. Robert Hooke odkrył komórki w roku 1665, studiując korek pod mikroskopem własnej konstrukcji. W XIX wieku Gregor Mendel odkrył i sformułował zasady współczesnej genetyki, analizując cechy dziedziczne grochu, a w połowie XX wieku Barbara McClintock, badając kukurydzę, odkryła zjawisko transpozycji genów. Dziś już wiemy, że te „skaczące geny” występują we wszystkich DNA i pozostają w ścisłym związku z rakiem u ludzi. Uznając Karola Darwina za ojca współczesnego ewolucjonizmu biologicznego, warto pamiętać, że jego najważniejsze odkrycia dotyczyły biologii roślin, a wiele z nich cytowanych będzie na stronach tej książki.

Pisząc o roślinach, używam słowa „wiedzieć” w sposób nieortodoksyjny. Rośliny nie mają ośrodkowego układu nerwowego; nie mają też mózgu koordynującego obieg informacji w całym ciele. Jednak różne części roślin są ze sobą ściśle powiązane, a dane dotyczące światła, substancji obecnych w atmosferze oraz temperatury – stale wymieniane między korzeniami, pędami, liśćmi i kwiatami w sposób służący optymalizacji funkcji życiowych i dostosowania ich do środowiska. Nie możemy utożsamiać sposobów funkcjonowania roślin z zachowaniami ludzkimi, reprezentują one bowiem odmienny świat. Myślę jednak, że czytelnicy wybaczą mi stosowaną w całej książce antropomorficzną terminologię. Pisząc o tym, co roślina widzi lub czuje powonieniem, nie sugeruję istnienia sensorium, które w naszym przypadku wymaga oczu i nosów (a przede wszystkim mózgu i mechanizmu umysłowego kojarzącego wrażenia zmysłowe z emocjami). Wierzę jednak, że użycie tej terminologii zmusi nas do zmiany sposobu pojmowania tych zjawisk i własnej tożsamości.

Moja książka nie jest z tej samej półki co The Secret Life of Plants (Sekretne życie roślin); ktoś, kto szukałby w niej potwierdzenia, że rośliny niewiele się od nas różnią, na pewno go w niej nie znajdzie. Wybitny fizjolog roślin Arthur Galston w roku 1974, w okresie szczytowego zainteresowania tą niezwykle popularną, lecz naukowo nijaką książką, zwrócił uwagę, że musimy się wystrzegać „osobliwych twierdzeń prezentowanych bez adekwatnych wspierających je dowodów” [4][1]. Publikacja ta nie tylko wprowadziła w błąd bezkrytycznych i łatwowiernych czytelników, lecz także wpłynęła hamująco na ważne badania zachowań roślin, zniechęcając botaników do podejmowania tematów sugerujących podobieństwa między roślinami a zwierzętami w zakresie funkcjonowania zmysłów.

W okresie ponad czterdziestu lat od wydania książki The Secret Life of Plants i wywołanego przez nią szumu medialnego naukowe zrozumienie biologii roślin niezwykle się pogłębiło. W mojej książce Co wiedzą rośliny przedstawiam wyniki najnowszych badań w tej dziedzinie, broniąc tezy, że rośliny rzeczywiście mają zmysły. Nie jest to w żadnym wypadku wyczerpujący i kompletny przegląd wszystkiego, co nauka ma dziś na ten temat do powiedzenia; to wymagałoby podręcznika adresowanego do czytelników zainteresowanych tym przedmiotem na najgłębszym poziomie. Zamiast tego proponuję w kolejnych rozdziałach naukowe porównania poszczególnych zmysłów u roślin i u ludzi, opisując sposoby postrzegania informacji zmysłowych i ich przetwarzania oraz ważne dla roślin implikacje ekologiczne. W każdym rozdziale prezentuję też perspektywę historyczną i obecne rozumienie wybranych zagadnień.

Skoro tak wiele zawdzięczamy roślinom, warto poznać, co aktualnie wiedzą o nich naukowcy. Proponuję eksploracyjną podróż szlakami nauki badającej wewnętrzne życie roślin. Zaczniemy od tego, co stojące na parapecie rośliny naprawdę widzą, wyglądając przez okno.

Rozdział I
Zmysł wzroku u roślin

Do Słońca rośliny zawsze się zwracają, choć korzenie w ziemi mocno je trzymają, a gdy zostaną przez coś odmienione, nadal kochają to, co niezmienione.

Owidiusz, Przemiany

Rośliny nas widzą. Pomyślmy o tym.

Faktycznie monitorują stale swoje widzialne środowisko. Widzą, gdy się do nich zbliżamy; wiedzą, że stoimy nad nimi. Wiedzą nawet, czy mamy na sobie koszulę niebieską, czy czerwoną. Jeśli pomalowaliśmy dom lub przenieśliśmy ich doniczki z jednego końca pokoju w drugi, to i o tym wiedzą.

Oczywiście ich „widzenie” nie składa się z obrazów, jak nasze. Nie potrafią odróżnić lekko łysiejącego mężczyzny w średnim wieku noszącego okulary od uśmiechniętej małej dziewczynki z puklami długich, kasztanowych włosów. Widzą jednak światło i jego barwy w sposób, który możemy próbować sobie wyobrazić. Rośliny widzą to samo promieniowanie ultrafioletowe, które nas opala, oraz podczerwone dające nam ciepło. Odróżniają miejsca bardzo słabo oświetlone, np. jedną świeczką, od zalanych południowym słońcem lub promieniami zachodzącego Słońca. Wiedzą, czy światło dociera do nich z lewej, czy z prawej strony, czy też pada na nie z góry. Wiedzą o tym, że inna wyższa roślina zasłania im światło, a także o tym, jak długo są wystawione na jego działanie.

Czy można to nazwać „wzrokiem roślin”? Zacznijmy od tego, czym „wzrok” jest dla nas. Wyobraźmy sobie niewidomego od urodzenia, żyjącego, w naszym rozumieniu, w całkowitej ciemności. Załóżmy następnie, że osoba ta zaczyna odróżniać światło od cienia, a tym samym dzień od nocy oraz wnętrza od jaśniejszych przestrzeni zewnętrznych. Gdyby takie zdolności zyskał człowiek całkiem ociemniały, byłaby to niewątpliwie jakaś forma percepcji wzrokowej umożliwiająca nowy poziom funkcjonowania. Powiedzmy, że ktoś taki nabył zdolność rozróżniania kolorów i mógł zobaczyć błękit powyżej zieleni. Byłby to wielki postęp w stosunku do rozpoznawania samego tylko natężenia światła lub niewidzenia go w ogóle. Wszyscy się chyba zgodzimy, że percepcja barw byłaby dla takiej osoby formą „wzroku”.

Słownik Merriam-Webster’s definiuje wzrok jako „zmysł fizyczny, w którym bodźce świetlne wpadające do oczu interpretowane są przez mózg i przekształcane w reprezentacje położenia, kształtu, jasności i zwykle też barwy obiektów znajdujących się w przestrzeni” [1]. Widzimy światło w tzw. spektrach widzialności. Światło jest potocznym synonimem fal elektromagnetycznych, których długości mieszczą się w przedziale właściwym dla człowieka. Oznacza to, że ma ono pewne własności wspólne ze wszystkimi innymi zakresami promieniowania elektromagnetycznego. Fale radiowe AM (używane w systemie modulacji amplitudy: długie, średnie i krótkie) mają długości liczone w metrach i kilometrach, dlatego anteny radiowe są wielopiętrowej wysokości. Fale rentgenowskie są bardzo krótkie, bilion razy krótsze niż fale radiowe. Trylion razy krótsze niż fale radiowe, dlatego łatwo przenikają przez nasze ciała.

Długości fal światła widzialnego dla ludzi mieszczą się w przedziale 0,0000004–0,0000007 m. Światło o najmniejszej długości fal z tego przedziału widzimy jako błękitne, a światło o największej długości fal jako czerwone. Pośrednie długości fal świetlnych odpowiadają w naszej świadomości różnym odcieniom zieleni, żółcieni i oranżu. (To dlatego wzorzec tęczy obejmuje ciąg barw ułożonych w takiej kolejności: od najkrótszych fal błękitu do najdłuższych czerwieni). Widzimy odpowiednio przetworzone fale elektromagnetyczne dzięki znajdującym się w oczach białkowym fotoreceptorom przekształcającym je w inne formy energii, podobnie jak czynią to radiowe anteny odbiorcze z falami elektromagnetycznymi innych długości.

Wielkie ilości fotoreceptorów rozmieszczone są w siatkówkach na dnie oczu, podobnie jak diody elektroluminescencyjne (LED) w płaskich ekranach i czujniki w kamerach cyfrowych. W siatkówkach występują dwa rodzaje fotoreceptorów: pręciki wrażliwe na całe spektrum światła widzialnego oraz czopki reagujące na różne barwy. Fotoreceptory obu typów reagują na światło na nich skupione. Siatkówka ludzka zawiera około 125 mln pręcików i 6 mln czopków na powierzchni zbliżonej wielkością do zdjęcia paszportowego. Jest odpowiednikiem kamery cyfrowej z rozdzielczością 130 megapikseli. Tak wielka liczba fotoreceptorów skupionych w małym obszarze daje bardzo wysoką rozdzielczość wzrokową. Dla porównania zewnętrzne ekrany LED o najwyższej rozdzielczości mają tylko 10 000 diod na 1 m² powierzchni, a rozdzielczość popularnych kamer cyfrowych wynosi zaledwie 8 megapikseli.

Pręciki siatkówkowe są bardziej wrażliwe na światło, pozwalają nam więc widzieć w nocy i w warunkach słabego oświetlenia, ale nie w kolorach. Czopki umożliwiają rozróżnianie barw przy dobrym oświetleniu i dzielą się na trzy grupy reagujące, odpowiednio na czerwień, zieleń i błękit. Główne różnice między tymi receptorami dotyczą ich składu chemicznego. Rodopsynę zawartą w pręcikach i jodopsyny występujące w czopkach charakteryzują specyficzne struktury molekularne umożliwiające absorpcję światła o różnych długościach fal. Światło błękitne wchłaniane jest przez rodopsynę i błękitną jodopsynę; światło czerwone przez rodopsynę i czerwoną jodopsynę; światło purpurowe przez rodopsynę, błękitną jodopsynę i czerwoną jodopsynę, ale nie przez jodopsynę zieloną itd. Reakcje fotoreceptorów są nośnikiem informacji optycznej, która po zakodowaniu kierowana jest do mózgu po nerwach wzrokowych, przy czym jeden spójny obraz transmitują sygnały z milionów fotoreceptorów.

Utrata wzroku może mieć różne przyczyny, np. nieodwracalne zmiany w strukturze siatkówki; niezdolność do reagowania na światło związana z rodopsyną i jodopsynami; niezdolność do kodowania i/lub transferu informacji optycznej do mózgu. Przyczyną daltonizmu (nierozpoznawania barw) może być brak czerwonych pręcików, w związku z czym mózg nie otrzymuje żadnych sygnałów reprezentujących czerwień. Reasumując, w ludzkich narządach wzroku znajdują się komórki absorbujące światło oraz struktury nerwowe przekazujące informację do mózgu, który ją przetwarza i doprowadza do naszej świadomości. A jak to wygląda u roślin?

Przypisy

[1] Jeśli nie zaznaczono inaczej, cytaty są w przekładzie tłumacza (przyp. tłum.).