Tiede
Mitä!? Kasvit oppivat, muistavat, tuntevat ja kuulevat
Kasvit ovat alkeellisia, niitä on joka paikassa, eikä niissä ole mitään ihmeellistä. Voi kuinka väärässä olemmekaan!
Kasvien salainen maailma on tajunnan räjäyttävä, ihan oikeasti. Tutkijat ovat vasta aivan viime vuosina päässeet raottamaan verhoa kasvien yksityiskohtaiseen elämään, ja sieltä on paljastunut vaikka mitä ihmeellistä.
Se miten me ihmiset ja muut eläinkunnan jäsenet tunnemme, näemme, kuulemme ja kommunikoimme on hyvin erilaista kasvien aistimuksiin. Mutta se ei tee niiden tavasta yhtään vähäisempää, vain kovin erilaista.
Siksi meidän on vaikea käsittää, että kasvit voisivat oppia ja muistaa tai kuulla ja tuntea. Ne ovat hyvää pataa sukulaistensa kanssa, mutta vieroksuvat tuntemattomia.
Listafriikki tutustuttaa lukijansa nyt kasvien yllättävään valtakuntaan. Pidä varasi ja valmistaudu hämmästymään!
Mimosa oppii ja muistaa
Tuntomimosa on monien tuntema kasvi, sillä sen lehtiä kosketettaessa lehdykät painuvat nopeasti vastakkain ja lehtiruoti taipuu alaspäin.
Länsi-Australian yliopiston tutkijat, biologi Monica Gaglianon johdolla, päättivät tehdä tuntomimosalla kokeen ja suunnittelivat koeasetelman kuin mimosa olisi eläin. He alkoivat kouluttaa kasvin lyhyt- ja pitkäkestoista muistia sekä hämärissä että valoisissa olosuhteissa. Kuulostaa utopistiselta; kasvin kouluttaminen!?
Tutkijat rakensivat laitteen, joka tiputtaa kasvin 15 senttimetrin korkeudesta pehmeälle alustalle. Koe suoritettiin 56:lle eri mimosalla, pudottamalla jokainen niistä 60 kertaa, viiden sekunnin välein. Aluksi kasvit sulkivatkin lehdykkänsä tiputuksen seurauksena, mutta hyvin nopeasti ne oppivat, ettei mitään vaaraa olekaan ja pitivät lehtensä auki.
Skeptikot tietysti väittivät, että kasvit ”väsyivät” liikuttamaan lehtiään, mutta tutkijat suorittivat heti kokeen jälkeen muunlaista häirintää, jolloin mimosat kuuliaisesti suojasivat lehtensä.
Opittu käytös säilyi myös eri olosuhteissa, mutta uskomattominta oli se, kun kuukaudeksi rauhaan jätetty kasvi pantiin uudelleen pudotuslaitteeseen. Kasvi tunnisti häiriötekijän ja muisti, ettei tiputtaminen ole uhka. Tutkijat ovat myös havainneet, että laboratoriosta toiseen kuljetetut mimosat oppivat äkkiä, ettei töyssyinen autokyyti vaadi lehdykköjen sulkemista.
Kasvien muistin ja oppimisen mekanismit ovat arvoitus, sillä niillä ei ole aivoja eikä hermokudosta, johon tallettaa asioita. Mutta ehkä ihmiset ovat tehneet liiaksi johtopäätöksiä perustuen tunnettuihin, eläinten hermorakenteisiin, sillä kasvien kalsiumiin pohjautuva monimutkainen viestintäverkosto saattaa toimia hyvin samalla tavoin kuin hermosolujen signalointi.
Anteeksi, mutta ravintola on täynnä
Kuva: Pixabay
Alankomaiden ekologisen instituutin biologi Roxina Soler, yhdessä työryhmänsä kanssa, on havainnut, että kasvi nimeltään mustasinappi toimii tietynlaisena puhelimena. Ei tietenkään ihmisten välillä, vaan sen kautta kommunikoivat maan alla ja päällä elävät hyönteiset.
Tutkijat pistivät merkille, että mustasinappi alkaa tuottamaan lehtiinsä myrkyllisiä aineita, jos kaalikärpäsentoukat ruokailevat niiden juurissa. Signaalit viestivät ulkomaailmalle, että ”pöytä on varattu”. Haihtuvat rikkiyhdisteet toimivat merkkinä kaaliperhosille, jotka eivät muni sellaisen kasvin lehdille, jonka juuret ovat jo muiden käytössä; toukat joutuisivat syömään lehtiin tuotettuja, harmillisia aineita.
Näin kasvi ei joudu syödyksi molemmista päistä. Se on myös kummallekin hyönteiselle suotuisa tilanne, sillä ne välttävät samoista resursseista kilpailemisen.
Ryhmäviestittelyssä on mukana vielä yksi osapuoli, loispistiäiset. Ne munivat munansa toisiin hyönteisiin, muun muassa kaaliperhosentoukkiin, ja kuoriutuessaan pistiäistoukat syövät isäntänsä sisältäpäin, elävältä. Loispistiäiset saavat mustasinapilta signaalin, joka kertoo niille, että juurissa on kärpäsentoukkia, joten kaaliperhosia ei niiltä lehdiltä löydy.
Valoa kohti, keinolla millä hyvänsä
Kasveilla on uskomaton kyky, gravitropismi. Tämä supervoima tarkoittaa maan vetovoiman aiheuttamaa kasvuliikettä. Kuten tiedämme, useimmat kasvit kasvavat ylöspäin, joten painovoima vaikuttaa niihin nurinkurisesti.
Kasvusuunnalla varmistetaan tietenkin kasvaminen kohti auringonvaloa, mutta liike ei ole kiveen hakattu. Jos kasvilla on käytössään hyvin kapea valokaistale, alkavat ne kasvaa mihin tahansa suuntaan, vaikka sitten ylöalaisin, päästäkseen valoon.
Kasvit voivat muuttaa kasvusuuntaansa hyvinkin nopeasti, vain muutamassa tunnissa. Mutta miten ne sen tekevät?
Otetaan muutama hankala, kasvitieteellinen sana tähän kohtaan. Kasvin versojen ylimmät osat ovat nimeltään meristeemejä, sieltä kasvi kasvaa. Meristeemissä on erityisiä soluja, statosyyttejä, jotka aistivat suuntaa ja maan vetovoimaa. Näiden solujen avulla kasvi tietää, mihin sen pitää kasvaa. Niitä on myös juurien päissä, mutta siellä solut ohjaavat kasvun alaspäin. Yllä olevassa kuvassa puu on joskus aikoinaan kaatunut, mutta juurtunut vaakatasoon ja lähtenyt kasvamaan valoa kohti.
Statosyytit tuottavat proteiinia nimeltään auksiini, joka ohjaa kasvin kasvua. Kun solut havaitsevat valoa jossain kauempana, ohjaavat ne auksiinia sopiviin paikkoihin, mikä saa osan versosta kasvamaan voimakkaammin ja kääntämään sen mutkalle. Samalla mekanismilla kasvit kiertävät esteitä. Jos kasvista leikataan meristeemi pois, menettää se kykynsä seurata valoa.
Ujostelevat latvukset
Jotkin puulajit eivät anna latvustojensa kasvaa toisen puun oksien sekaan. Englanniksi termi on crown shyness, joka erittäin vapaasti suomennettuna tarkoittaa latvusten ujoutta. Ilmiötä esiintyy muun muassa aasialaisilla kamferipuilla, joillakin eukalyptuspuilla ja pohjoisamerikkalaisella kontortamännyllä.
Puut kasvavat sulassa sovussa hyvinkin tiheästi ja jättävät latvustojensa välille tilaa. ”Ujous” saa aikaan mielettömän näköisiä, kuin kanavaverkostoja, latvojen välille. Syytä tälle sopeumalle ei ole yksimielisesti löydetty, mutta sen epäillään liittyvän siihen, että puut yrittävät välttää lehtiä syövien toukkien leviämistä.
Toisen teorian mukaan muille tilan jättäminen vähentää valosta kilpailua, jolloin kaikki saavat mahdollisuuden auringossa. Useimmiten latvusujoutta esiintyy saman lajin yksilöiden välillä, mutta tiedetään tapauksia, joissa myös eri lajin puut välttelevät toisiaan.
Tällä hetkellä hyväksytyimmän teorian mukaan puut välttävät kovan tuulen aiheuttamat vauriot, kun ne eivät pääse osumaan toisiinsa. Tätä teoriaa tukevat tutkimukset, joissa latvoja on keinotekoisesti estetty liikkumasta tuulen mukana, jolloin ne hiljalleen kasvattavat aukot umpeen. Tuuliteoria selittää myös saman yksilön oksien välistä ”ujoutta”.
Sukurakkaus ja muukalaisviha
Kanadalaiset tutkijat huomasivat vuonna 2007, että rannikoilla elävät merisinapit kukoistavat sulassa sovussa sisarustensa kanssa, eli niiden kasvien, jotka ovat kasvaneet saman ”äidin” siemenistä. Ne pitävät tarkoituksella juurensa pieninä ja antavat lehtiensä ja varsiensa kietoutua toisiinsa. Ne eivät ole ahneita, vaan jakavat veden ja ravinteet toistensa kanssa.
Mutta jos paikalle on juurtunut joku muukalainen, on tilanne toinen: merisinappi alkaa kamppailemaan perheen ulkopuolisen kasvin kanssa ravinteista ja kasvattaa pidemmän ja laajemman juuriston. Ne myös pitävät maan päällä olevan kasvustonsa visusti erillään oudosta yksilöstä.
Delawaren yliopiston tutkijaryhmä alkoi biologi Harsh Baisin johdolla tutkimaan kasvien muukalaisvihaa. He ottivat tutkimuskohteekseen lituruohon, jota on vuosikymmenten ajan käytetty solubiologiassa malliorganismina. He keräsivät siemennäytteitä luonnosta, koska laboratoriossa kasvatetuilla lituruohoilla on ”serkkuja siellä sun täällä”.
Lituruohon taimia altistettiin sukulaistensa ja ei-sukulaisten juurista eristetyille aineille, ja kappas: ei-sukulaisten vaikutus sai taimet kasvattamaan pidempiä juuria.
Pikkuiset taimet tunnistivat jollain ihmeellä sukulaisensa ja ei-sukulaisensa eritteet toisistaan, vaikka ne oli kasvatettu siemenistä, täysin muista kasveista erillään.
Joten jos kukkapenkkisi kukoistaa, niin ehkä käynnissä on iloinen sukukokous!
Hätäviesti muille
Eli kasvit tunnistavat lajitovereistaan sukulaisensa ja ei-sukulaisensa, mutta pahassa paikassa koko satoja tuhansia lajeja sisältävä kasvikunta puhaltaa yhteen hiileen.
Kaikki kasvit erittävät aineita, jotka saavat aikaan niiden ainutlaatuiset tuoksut tai hajut. Cornellin yliopiston ekologian professorin André Kesslerin johdolla toteutettu, 12-vuotinen tutkimus kasvien kommunikoinnista julkaistiin syyskuussa 2019. Lyhykäisyydessään tulokset osoittivat, että kasvit varoittavat toisiaan.
Kasvit havaitsevat toisten kasvien tuottamia VOC:ta, eli haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, ja reagoivat niihin asianmukaisesti. Esimerkiksi kultapiisku (kuvassa) tuottaa erilaisia aineita riippuen siitä, mikä otus sen kimppuun on käynyt. Näin ympärillä olevat kasvit voivat valmistautua tuottamalla sopivaa myrkkyä lehtiinsä tai erittää aineita, jotka houkuttelevat paikalle naapurin lehtiä syövän toukan vihollisia.
Vielä mielenkiintoisemmaksi viestintä menee silloin, jos välitöntä vaaraa ei ole. Silloin kasvit muuttavat erittämiään yhdisteitä koodikielelle, jonka tunnistavat vain läheisimmät sukulaiset. Näin ne jakavat omanlaistaan vastustuskykyä sukunsa kesken ja valmistautuvat ennalta mahdollisiin uhkiin. Se on kuin ihminen antaisi rokotteen vain perheelleen.
Korvat höröllä
Jotkut pitävät lihan syömistä julmana, sillä eläimet näkevät, kuulevat ja tuntevat. Salaatinlehti ei kuitenkaan ole tietoinen siitä, kun se nostetaan maasta, pestään ja leikataan osaksi lounasta. Vai onko?
Missourin yliopiston tutkijat havaitsivat, että lituruoho (se sama, edellä mainittu kasvibiologien lemmikki) erittää pahanmakuista sinapinsiemenöljyä, kun toukat syövät sen lehtiä.
Tutkijat päättivät tehdä kokeen, jossa toukkien nauhoitettua pureskelun ääntä soitettiin kasveille. Yllätys oli suuri, kun lituruohot alkoivat tuottaa pedoilta suojaksi tarkoitettua öljyä pelkästä äänen vaikutuksesta. Vielä isompi shokki oli se, että kasvi tunnisti vaaraa tarkoittavat äänet ja osasi erottaa ne tuulesta tai hyönteisten lisääntymiseen liittyvistä äänistä.
Tutkijat epäilevät, että erilaiset ääniaallot saavat kasvin lehdet värisemään, ja herkät solut reagoivat kuhunkin ärsykkeeseen tuottamalla sopivia aineita.
Tutkimusryhmän johtaja Heidi Appel on sanonut, että syömisestä aiheutuva värähtely muuttaa kasvin aineenvaihduntaa, ja ikävän makuiset lehdet saavat toukat siirtymään muualle. Ehkäpä pelloille asetetut kaiuttimet voivat joskus korvata hyönteismyrkyt?
🤷♀️ Muuttuiko mielipiteesi kasveista? Kerro kommenttikentässä ⬇⬇ tai somekanavissamme ovatko kasvit lähellä sydäntäsi.