A növényfiziológia napjainkban izgalmas fejlődési szakaszát éli. A nagy erővel újjáéledt kutatások eredményei méltán keltettek érdeklődést mind a szakemberek szűkebb körében, mind az érdeklődők hatalmas táborában.
A növények életének egyik érdekes jellemzője az a – különben már korábban ismert – jelenség, hogy a növények ingerekre reagálnak. Megválaszolatlan viszont az a kérdés, hogyan történik az ingerek felvétele és továbbvezetése, milyen biofolyamatok eredményeképpen valósul meg a reakció. Az ,,ingervezetés” ténye kétségtelen (a fényingert például a levél lemeze fogja fel, a választ pedig a levél nyele adja meg) – bizonyítékát láthatjuk, a hordozót azonban nem.
AMIT MÁR EDDIG TUDTUNK
Az ingerhatásokra adott válasz, akárcsak az állatoknál, a növényeknél is: a mozgás. A mozgásban nyilvánul meg többek között a növényi szervezeteknek az évmilliós törzsfejlődés során kialakult és kifinomult alkalmazkodása. Az élőlények létfeltételeinek állandó változása szükségszerűen maga után vonta mozgásformáik változását is, hiszen csak így valósíthatták meg életkörülményeik magasfokú kihasználását. A mozgás oka a protoplazma anyagcserefolyamatainak az ingerek hatására történő megváltozása; ennek megnyilvánulásaként változtat helyet vagy helyzetet az élő szervezet. A reagálás nem jelenti feltétlenül az egész szervezet mozgását, hanem – a leggyakrabban – csak az egységes szervezet valamely szervének a térben való áthelyezését vagy a szervezeten belül végbemenő élettani változásokat. Az alacsonyabbrendű növényeknél a lokomotorikus mozgások sok formája lelhető fel; így vannak amőbális, flagelláris, úszó-, csúszó-, lengő- stb. mozgások, hogy csak a legismertebbeket említsük. Ismerünk a külső ingerek hatására szabadon mozgó szervezeteket is, igaz, csak az alacsonyabbrendűek között. A jelenséget taxisnak nevezzük (taxis – görög eredetű szó, odaállítást, odaállást jelent). Az ilyen mozgások az inger természetétől függően lehetnek: foto-, termo-, vagy kemotaxisos mozgások.
A helyhez kötött növények görbüléses mozgásokat végeznek. Ezek a tropizmusok és nasztiák. Tropizmuson (tropiás mozgáson) azt a mozgásfajtát értjük, amely által a szervezet az egyes szerveket a működésüknek legjobban megfelelő helyzetbe hozza. Ezek a mozgások az illető szerveknek az ingerhatásra bekövetkező egyenlőtlen növekedése következtében jönnek létre. Az inger természetétől függően ismerünk: geotropizmust, haptotropizmust (az egyoldalú érintés folytán keletkező kapaszkodó-kúszó mozgás), fototropizmust, traumatotropizmust, termotropizmust, kemotropizmust stb
A nasztiás mozgások az inger hatásának irányától függetlenül jönnek létre: általában egyidejű szimmetrikus mozgások. Közismert, hogy sok növény lomb- és sziromlevelei egészen más helyezetet foglalnak el napközben, mint este vagy éjszaka. Ennek nyilvánvaló oka a fényintenzitás megváltozása (fotonasztia), vagy a hőmérséklet ingadozása (termonasztia), de a leggyakrabban mindkét tényező együttes hatása. Ugyanez a hatás egyes növényeknél kiváltható vegyi anyagok adagolásával is. Egyes fehérje természetű anyagok és foszfát termékek hatására például ilyen mozgást végeznek a magas fekvésű lápjainkban előforduló érdekes húsevő növényünk, a harmatfű (Drosera rotundifolia) tentákulumai. A szeizmonasztiás mozgásokat rázással, ütéssel stb. idézhetjük elő (Mimoza pudica).
A GALVANOMÉTER TŰJE KILENDÜL.
Az ingerek felfogása, vezetése, majd a válaszreakció kidolgozása nyilvánvaló, hiszen egyébként nem valósulhatna meg a növény számára „célszerű” mozgás. Mindezeknek a jelenségeknek a rejtett mechanizmusait tisztázandó, napjaink fiziológusai olyan típusú vizsgálatokba kezdtek, amilyeneket eddig a fejlett agykéreggel rendelkező állatok és az ember felső idegtevékenységének a kutatása közben végeztek.
Ivan Gunnar, a Szovjetunió Tyimirjazev Mezőgazdasági Akadémiájának tagja kimutatta, hogy ha egy rozsnövény gyökerét forró vízbe tesszük, a növény azonnal energikus védekező mozgásokat végez, amelyeket a növényhez kapcsolt elektronikus műszer segítségével észlelni lehet.
Vitalij Gorcsakov egy töknövény szárából finom szálacskák kötegét különítette el, s ezt mikroelektródákhoz kötötte. Azt tapasztalta, alig pár pillanatra rá, hogy a növény egyik kis gyökerét elvágta, az illető helytől kis távolságra elektromos impulzus jelent meg.
Az amerikai Cleve Backster – egészen véletlenül – hasonló következtetésekre jutott. Egy nap az a szokatlan ötlete támadt, hogy egy „hazugságvizsgáló gép” galvanométerének elektródjait rákapcsolja a szobájában díszlő nagylevelű törpepálma (Dracaena massagaena) levelére. Kíváncsi volt, hogyan reagál a növény, amikor vizet önt a gyökerére, egyik levelét égeti, vagy amikor valaki csak előkészületeket tesz a megsértésére. Nem kis meglepetésére a növény mindhárom esetben válaszolt, s ezt a galvanométer azonnal jelezte: anélkül, hogy bármely más külső inger befolyásolta volna, tűje – a növény által kibocsátott bioelektromos áram hatására – mozogni kezdett, és a papíron jellegzetes vonalakat hagyott. A kezdeti sikereken fellelkesedve a kutató a próbák ezreit végezte el, és továbbra is ugyanazokat a válaszreakciókat tapasztalta.
Kísérleteit és azok kivitelezésének módját sokáig élénken kommentálták a szakemberek. Egyesek szélsőséges elragadtatásukban kutatásait egyenesen ördöngösségnek minősítették. Ez azonban a lényegen mit sem változtat. A növényben megjelenő bioelektromos áram létét nem lehetett letagadni, sőt feltehetővé vált, hogy pontosan ezeknek a bonyolult reakcióknak köszönhető a szervezet és környezete között fennálló egyensúly és életük bizonyos szakaszában a növények fejlődése is ezektől függ.
Már rég megfigyelték, hogy ha a növényt hosszú ideig erős fényben tartják, egy idő után a fiziológiai kifáradás jelei mutatkoznak rajta. Ebből következik, hogy az állatokhoz és az emberekhez hasonlóan a növényeknek is meghatározott életritmusuk van. A legújabb kísérletek azt is kimutatták, hogy a gyökérzetnek az állatok szívéhez hasonló szerepe és működése van; összehúzódó és ernyedő mozgásokat végez, maximális tevékenységi szakaszai lazábbakkal váltakoznak.
A fejlett agykéreggel rendelkező állatokra és emberre jellemző magasabb rendű idegtevékenységek közé sorolható feltételes reflexek kialakításával is megpróbálkoztak. Egy filodendron – Monstera deliciosa – mellett egy bizonyos ásványt helyeztek el. Ezzel egyidőben a növényt elektromos impulzusokkal ingerelték. Miután a műveletet többször megismételték, a növény már csupán az ásvány közelítésére reagált, anélkül, hogy elektromos impulzust alkalmaztak volna. Ennél még különösebb az a megállapítás, hogy a növények is „emlékeznek”. Miután a borsó – Pisum sativum – gyökerét 0° C körüli hőmérsékleten tartották, meleg vízbe tették; azt tapasztalták, hogy a hidegre adott előző válaszreakciók csak későre tűnnek el az oszcilloszkóp képernyőjéről, más szóval a növény a hidegre még akkor is „emlékezett”, amikor az már nem hatott rá. Ugyanilyen jellegű kísérleteket végeztek uborkával, borsóval, búzával és burgonyával. Azt tapasztalták, hogy a fel-felvillanó xenonlámpa fényére valamennyi növény „emlékezik”. Bizonyos számú – szabályos időközökben ismételt – fényvillanás után a növények képesek nagyon pontosan reprodukálni azokat a reakciókat, amelyekkel a felvillanásokra válaszoltak, mi több, egyes növényekben bizonyos ideig a válaszok ritmusa is megmaradt.
A KIÉRTÉKELÉSRE VÁRVA…
Természetesen a tapasztalt jelenségek kimerítő tudományos magyarázata még várat magára. A kísérletek, de főképpen azok eredményei valóban elbűvölőek, értékükről azonban a kellőképpen ellenőrzött kontroll-kísérletek eredményei s az azt követő józan mérlegelés mondja ki majd a döntő szót.
Azonnal jegyezzük meg: ezek a vizsgálatok, amellett, hogy eredményeik hasznosításának ragyogó perspektíváit vetítik előre, a szaktudomány fejlődése szempontjából is értékes módszertani újításokat jelentenek, amelyek feltehetőleg új alapokra helyezik a növényfiziológiai kutatásokat, amennyiben a hagyományos kísérleti módszerek mellett bizonyára mind inkább teret hódítanak majd a biofizikai módszerek. A bioelektromos áram keletkezésének és vezetésének vizsgálatához pedig bizonyára szükség tesz az alapos biokémiai vizsgálatokra is, mert feltételezhető, hogy az áramvezetés bonyolult vegyfolyamatokon alapul. Arról van tehát szó, hogy a különböző tudományok módszerei összefonódnak, a kutatásnak interdiszciplináris jelleget kölcsönöznek.
Világszerte érlelődik a gondolat, hogy ezeket a friss kutatásokat valahogyan a termelés növelésének szolgálatába kell állítani. Talán ez lesz a hajtóerő, amely a kísérletek folytatására ösztönzi a kutatókat.
A nagy probléma mindenképpen adott. Hogyan és mivel érzékelik a növények az ingereket? Van-e különleges „hálózatuk”, amely az ingerületet vezeti? Hogyan történik az ingerületek feldolgozása? Ezeknek a kérdéseknek a kutatása óriási elméleti és gyakorlati jelentőségű, hiszen ha sikerül felfedezni azokat a biokémiai és biofizikai folyamatokat, amelyek az említett jelenségek alapjánál állanak, akkor talán olyan rendszereket is alkotni lehet, amelyek az ember által kívánt módon irányítsák a növények növekedését és fejlődését.
A hírek szerint máris mutatkoznak reményteljes lehetőségek, amelyek megkönnyítik majd a kérdés tisztázását. Szemjonov Kirlian szovjet kutatónak, a róla elnevezett fényképezés feltalálójának tanulmánya és gyakorlata szerint az általuk kibocsátott fénnyel le lehet fényképezni és filmezni az élőlények bioplazma energiáját és annak változásait. Ha ez megvalósul (márpedig a kutatók száma, lendülete, valamint az általuk elért eddigi eredmények erre engednek következtetni) akkor – más módszerekkel is kiegészítve – valószínűleg lehetővé válik majd a növényi „ingervezetés” intim mechanizmusainak a feltárása, amelyek kétségtelenül egészen mások, mint az állatok esetében.
Hogy az új vezetőrendszer feltárása milyen hatással lenne a bionikán keresztül a technikára, arról egyelőre csak sejtelmeink és elképzeléseink lehetnek. Meglehet, hogy a növényi szervezetek bioelektromos áramai kulcsot jelentenek majd a kutatók kezében, amelyeknek a segítségével sikerül tisztázni számos izgató, s a növénytermesztés szempontjából sem közömbös kérdést.
Megjelent A Hét VI. évfolyama 12. számában, 1975. március 21-én.
