Акация превращает в муравьев в наркозависимых, чтобы защитить себя от животных и других растений. Думаете, люди никогда не поведутся на такую уловку? Однако биолог Стефано Манкузо считает, что два миллиарда людей уже порабощены хитроумным растением — и это не мак или кока, а обыкновенный перец, который мы добавляем в еду каждый день. T&P публикуют отрывок из книги Манкузо «Революция растений» о том, как растения манипулируют животными и людьми.

Революция растений

Стефано Манкузо
Бомбора. 2019

Дилеры и потребители экстрафлорального нектара

*

Экстрафлоральный нектар — нектар, вырабатываемый растениями вне пределов цветка (на листьях, стеблях и т. д.).

В середине XIX века известный итальянский ботаник, сегодня абсолютно забытый, Федерико Дельпино (1833–1905) и великий Чарлз Дарвин вели оживленную переписку, обсуждая цветочный нектар. Нектар интересовал обоих, но ученые придерживались диаметрально противоположных мнений. Многие виды растений способны производить нектар и не только в цветах, обычно полагаемых местом его хранения, но и на стеблях, ветвях и даже оборотной стороне листьев. Функция нектара в цветах понятна — им питаются те, кто их опыляет. Однако зачем нужен экстрафлоральный* — долгое время оставалось загадкой. Дарвин полагал, что жидкости, выделяемые вне цветка, служат растениям для вывода отходов. Таким образом, он предлагал рассматривать места выхода экстрафлоральных нектаров чем-то вроде органов выделения, предназначенных для вывода ненужных веществ. Дарвин вдобавок полагал, что цветочный нектар сформировался в процессе эволюции этих выделительных органов.

Растение Nesocodon mauritianus — редкий эн...

Растение Nesocodon mauritianus — редкий эндемичный вид, растущий на острове Маврикий. Оно стало известным в 80-е годы ХХ века, когда ботаники обнаружили, что его цветы производят красный нектар, привлекающий гекконов, которые его опыляют.

Выводы Дарвина не удовлетворили Дельпино. Зачем растениям нужно было бы выводить отходы в концентрированном растворе сахара, ведь это требует дополнительных затрат энергии. Это казалось биологу маловероятным. Вещество, содержащее такое количество сахара, никак нельзя было назвать «отходами». По мнению Дельпино, использование столь драгоценных ресурсов должно было приносить растению некие дополнительные выгоды. Он полагал, что экстрафлоральные нектары играли ту же роль, что и нектары в цветах — привлекать насекомых. Непонятным было только, зачем растению нужны были эти насекомые. Присутствие их в цветах было оправдано, но какую пользу могли растению принести насекомые на ветках и стебле? И Дельпино нашел ответ, открыв явление мирмекофилии (от двух греческих слов: múrmex — муравей и phílos — друг).

О чем же шла речь? О растениях, — Дельпино опубликовал в 1886 году монографию о более чем 3 тысячах видов мирмекофилов, — которые использовали экстрафлоральные нектары для привлечения муравьев, получая таким образом защиту от других насекомых и хищников. Это еще одна из областей, в которых растения взаимодействуют с животными. Нектар оказался средством приобретения надежной защиты.

Трудно представить, сколь тонких и изысканных высот достигает сотрудничество растений и муравьев. Существует, к примеру, настоящая ассоциация, объединяющая муравьев и многие виды древовидных растений рода Акация, происходящих из Африки или Латинской Америки. Акации производят особые плоды, служащие пищей для муравьев, и предоставляют им жилище внутри ствола, в котором муравьи могут выращивать личинок. И это не все блага: в точности, как продавцы товаров из телемагазина, «в нагрузку» к питанию и проживанию, акации предоставляют муравьям бесплатное питательное питье в форме экстрафлорального нектара. В благодарность муравьи заботятся о безопасности акации. Они защищают ее от агрессоров из животного и растительного мира, которые тем или иным способом угрожают дереву, на котором они живут. И делают это с высокой степенью надежности. Не только насекомые держатся подальше от акации, но и многие животные во много раз крупнее муравьев, приди им в голову легкомысленная идея приблизиться к акации, получат от муравьев в полной мере. Муравьи будут отчаянно кусать, пока те не отстанут, даже таких крупных животных, как слон или жираф.

Муравьи решительно не могут устоять перед&...

Муравьи решительно не могут устоять перед нектаром, скапливающимся на стеблях, почках или листьях многих растений.

Защита муравьев не ограничивается отпугиванием животных любого размера. Любое растение, которое осмелится занять место на расстоянии нескольких метров от растения-покровителя, будет уничтожено без всякой жалости. Подобные явления вовсе не редки в таких местах, как амазонские леса — там можно встретить идеально круглые поляны, лишенные всякой растительности, вокруг акации. Это явление вызывает ужас у жителей амазонских лесов, они называют такие поляны «садами дьявола». Это взаимодействие между растениями и муравьями, казалось бы, являет собой великолепный образец сотрудничества; на первый взгляд — классический пример симбиоза. Однако все обстоит не столь просто, как кажется: недавние многочисленные исследования выявили ряд скорее тревожных подробностей. Под маской идиллии и взаимной выгоды скрывается подловатая история обмана и манипуляции, выставляющая акацию в самом неприглядном виде.

Экстрафлоральный нектар, который производит растение, представляет собой высокоэнергетический сладкий напиток; и все знают, что ничто так не привлекает насекомых, как сахар, и поэтому долгие годы биологи считали, что именно в нем и заключается особая привлекательность нектара. Однако, как выяснилось, нектар содержит не только сахара: в нем были обнаружены еще сотни других химических компонентов, в том числе множество алкалоидов и небелковых аминокислот — таких, как, например, γ-Аминомасляная кислота (сокр. ГАМК, GABA), таурин и β-аланин. Эти вещества играют важные функции в работе нервной системы животных, регулируют возбуждение и, соответственно, поведение. ГАМК, например, — главный нейротрансмиттер, отвечающий за торможение как у позвоночных, так и у беспозвоночных, в том числе у муравьев. Таким образом, изменение ее концентрации из-за питья нектара может заметно изменить поведение насекомого. Кроме того, в нектаре содержатся и алкалоиды, такие как кофеин, никотин и многие другие. Они влияют на когнитивные способности муравьев (так же, как и других насекомых, участвующих в процессах опыления), вызывая при этом привыкание.

Это поразительное свойство растений было открыто при исследовании акации и многих других мирмекофилов. Оказалось, что они способны не только производить подобные вещества, но и регулировать их концентрации в нектаре, управляя таким образом поведением муравьев.

Как опытные наркодилеры, акации завлекают муравьев, подсаживают их на сладкий нектар с алкалоидами и, сделав зависимыми, контролируют их поведение.

Они могут легко повышать уровень агрессии насекомых или собирать их вокруг дерева, просто изменяя количество и состав нейроактивных веществ в нектаре.

Неплохо для существ, которые делают вид, что совершенно пассивны и безразличны к происходящему вокруг, только потому что они укоренены в почве. Их способность манипулировать животными, тонко и ловко используя могущество химии, достигла уровня настоящего искусства.

Как я познакомился с капсикофагами

Не стоит думать, что мы, люди, обладаем иммунитетом перед чарами, с помощью которых растения управляют животными. Отнюдь… К примеру, возьмем обычный перец.

**

От лат. саpsicum — перец и греч. φαγεῖν — пожирать.

Я родился в Калабрии, провинции любителей перца: там все, ну или почти все, любят остренькое. Но далеко не все — капсикофаги**. Эти последние составляют особую расу людей, которые имеют с перцем личные взаимоотношения. Мои знакомые любители перца познакомились с ним в детстве, в том возрасте, когда любое знакомство с людьми, предметами или событиями врезается в память надолго. Одно из самых ярких воспоминаний моей жизни — свадьба, на которую пригласили всю нашу семью. Это было в августе, когда проводить какие-либо торжественные мероприятия или церемонии следовало бы запретить — напялить на себя пиджак и галстук и в таком виде продержаться от ожидания в церкви до начала танцев (только потом я узнал, что в остальных частях света эти вещи могут происходить совсем по-другому) означает выдержать страдания продолжительностью почти 14 часов, при температуре воздуха, намного превышающей все разумные пределы. Свадьбы в августе недопустимы в стране, претендующей на ответственное отношение к своим гражданам.

Название «перец» относится ко множеству пл...

Название «перец» относится ко множеству плодов разных видов, относящихся к роду Сapsicum (Капсикум) семейства пасленовых, произраставших изначально в Мексике.

В тот раз, после венчания в церкви, мы отправились на берег моря на свадебный обед. Я точно не помню, были ли мы в ресторане, или в каком-то доме, или где-то еще, я запомнил только ужас при мысли, что придется есть «при параде». Я был мальчиком, которому, по счастью, еще не полагались пиджак с галстуком, но я все равно ужасно себя чувствовал в жесткой, неудобной «нарядной» одежде, будто нарочно сшитой из ткани, сковывавшей любые движения тела. В те годы я активно рос, и одежды мне хватало всего на несколько недель, а покупать новую каждый раз было разорительно. Поэтому костюм жал в плечах, в бедрах и талии и усиливал многократно мои муки во время нескончаемой церемонии. […]

Чтобы пережить скуку бесконечного дня, мне требовалось и нечто иное, чем просто вкусно поесть. Я брал всегда с собой особый набор, состоявший из увлекательной приключенческой книги и нескольких комиксов — этой нехитрой стратегии я следовал в течение нескольких лет. Однако во время одной из свадеб мое отношение к подобным церемониям кардинально изменилось. В тот раз я встретился с капсикофагами, настоящими пожирателями перца. Конечно, я знал, что перец используется как приправа ко многим блюдам (мой отец готов был класть перец в любую еду, разве что не в кофе). Ни один житель Калабрии не может не привыкнуть, в той или иной степени, к острой кухне; однако настоящие капсикофаги — это нечто совершенно иное.

Они пришли впятером в одинаковых костюмах, которые подчеркивали их принадлежность к некоему братству: пиджак, жилет и галстук. Их темная одежда, сшитая из какой-то плотной темной ткани, казалась очень тяжелой, хотя, возможно, мне так просто кажется спустя годы. Они все подошли к одному столу, это я помню отчетливо. Их движения были странно синхронными, так будто это был давно отрепетированный танец. Одновременно они отодвинули стулья, одновременно уселись и… это было поразительно! Двигаясь в унисон, каждый из них достал из кармана букет из стручков перца: длинных, красных и зеленых. Это было прекрасно. Они с трепетом положили стручки на стол, рядом со своими тарелками, между стаканами с красным вином и вилками, короче, под левой рукой, и приготовились к началу обеда. Я сидел за соседним столом, поэтому мне все было отлично видно: обыкновенные люди, не слишком красивые, со слегка озабоченным выражением лица. Казалось, они чего-то ждали. Они обменивались ничего незначащими короткими замечаниями о вечеринке и время от времени трогали каждый свой пучок перца, почти с нежностью, ощупывая плотность и мясистость плодов и украдкой кидая взгляды на перцы соседей. У них были грубые руки со следами работы на земле, но своих «острых друзей» они касались поразительно трепетно и бережно. Официанты начали разносить угощение, и я наконец смог увидеть те жесты, которые выдают настоящего капсикофага в любой точке земного шара. Правая рука подносит кусок пищи ко рту, в то время как левая сжимает стручок перца. Блюдо не имеет никакого значения — ложка еды, укус перца, глоток-укус, глоток-укус, и так без пропусков, с равномерностью метронома. Это сочетание еда — перец, сопровождаемое невозможностью есть что-либо без острого дополнения, характеризует истинного капсикофага. […]

Семена Акации ушковидной. Для них характерны же...

Семена Акации ушковидной. Для них характерны желтые хвостики, образующиеся в результате гиперплазии пестика. Они привлекают муравьев цветом и высокой пищевой ценностью.

Но еще больше, чем тяжелые черные одежды в чудовищную жару и огромное количество съеденного перца, меня впечатлило то, что пятерка странных синьоров совершенно не потела. Как это было возможно? Я буквально растекался под жгучим солнцем Калабрии, в то время как на их лицах не блестело ни капли пота. Они выглядели совершенно сухими, будто сидели на пикнике где-нибудь в прохладном Корнуолле в Англии. Этот факт меня заинтересовал настолько, что некоторое время спустя я преодолел детскую стеснительность и осмелился спросить у одного из синьоров, какой перец они поглощают столь усердно — «нормальный» или какой-то особый, не такой острый, но с особым свойством останавливать потливость. Это был, как я понял потом, крайне дерзкий вопрос: никогда не стоит спрашивать у настоящего капсикофага, острый ли перец он ест. Для их языков, закаленных многолетним прижиганием, острота никогда не бывает «достаточной». Тот синьор, к которому я обратился с вопросом, прервав его трапезу, очень любезно предложил мне попробовать кусочек перчика. Крошечный. Только чтобы я убедился сам. И у меня во рту произошло извержение огненного вулкана, это ощущение знакомо многим, кто пробовал острый перец. Жгло просто чудовищно! Тем не менее около трети населения планеты, примерно 2 миллиарда человек, ежедневно готово подвергаться этим мукам. Как такое возможно?

Для ответа на этот вопрос нужно пояснить, что это за растение, перец, оказавшееся в центре нашей истории. Само слово «перец» обозначает целую группу видов, относящихся к роду Capsicum. К нему принадлежит и острый стручковый перец, в плодах которого содержится большое количество капсаицина, вещества, которое отвечает за ощущение жжения (нежгучих видов перца не так уж много). Самыми популярными для выращивания считаются перцы видов Capsicum annuum (Перец стручковый), C. frutescens (П. кустарниковый), C. pubescens (П. опушенный), C. baccatum (П. ягодный) и C. chinense (П. китайский). Они, в принципе, являются многолетними кустарниками, но очень короткоживущими, поэтому в сельском хозяйстве считаются однолетними. […]

***

На данный момент верхнюю строчку в шкале Сковилла занимает резинифератоксин. Это вещество естественного происхождения, обнаруженное в некоторых видах молочая, произрастающих в Африке. Его жгучесть составляет 16 млрд шу (т. е. в тысячу раз больше, чем у капсаицина), и он крайне токсичен.

Именно его жгучий, острый вкус сделал перец столь желанным плодом. Для измерения жгучести перца американец Уилбур Сковилл (1865–1942) в 1912 году изобрел специальную шкалу, которую в честь ученого так и назвали шкалой Сковилла. Метод измерения жгучести с помощью шкалы получил название органолептического теста Сковилла. Для теста нужно взять вытяжку из плода и растворить ее в воде с сахаром: группа дегустаторов продолжает разбавлять раствор до тех пор, пока не придет к коллективному выводу, что в нем не осталось и малейшего острого привкуса. Количество разбавлений, — тем большее, чем острее перец, — соответствует числу единиц жгучести Сковилла (он назвал их «шу»). У сладкого перца 0 шу, чистый капсаицин обладает жгучестью в 16 млн шу, и это абсолютный максимум шкалы Сковилла***. Значение, завораживающее, как и любые физические пределы — такие, например, как скорость света или абсолютный температурный ноль. Недостижимая величина, Святой Грааль капсикофага. […]

Миллионы селекционеров готовы продавать душу за создание нового, еще более острого сорта, а фанаты рвутся их пробовать и покупать. И чем острее перец, тем больше он получает рекламы, поскольку капсикофаги ищут лишь капсаицин, и ничего другого им не надо. Дозы все возрастают. В США выпущена ограниченная партия «острого соуса» («острый» в данном случае — эвфемизм) под названием «16 миллионов в запасе». Это попросту кристаллы чистого капсаицина в стеклянной банке; стоимость баночки может достигать нескольких тысяч долларов.

Мировой рекордсмен по жгучести — «Кар...

Мировой рекордсмен по жгучести — «Каролинский Жнец». В мире ежегодно производится около 33 миллионов тонн перца, на площади около 4 миллионов гектаров.

Что же представляет собой капсаицин? Это алкалоид, который, взаимодействуя с нервными окончаниями, активирует рецептор под названием TRPV1. Его задача — подавать в наш мозг сигнал о том, что уровень температуры среды становится опасным. Он активизируется обычно при температуре, превышающей 43 °C. Обычно рецептор TRPV1 активируется, чтобы избежать травм, например, не ухватить кусок раскаленного железа голыми руками, или не проглотить ненароком ложку кипящего бульона. То есть он защищает нас от опасности. Именно поэтому капсаицин вызывает ощущения жжения, и используется полицией во многих странах в качестве оружия — перцового газа. Но эти же его свойства стали причиной того, что его рассматривают в качестве приправы.

Психически нормальные люди не прыскают себе в глаза лимонный сок, не бьются голенями о ножки стульев — им не нравится испытывать боль. Почему же почти треть населения земного шара обожает засовывать себе в рот (туда, где находится один из самых чувствительных органов нашего тела — язык) большие количества алкалоида, вызывающего ощущение жуткого жжения? Я ломал голову над этим вопросом не один год, строил различные теории. Самое известное и наиболее цитируемое объяснение подобного поведения принадлежит психологу Полю Розену — он окрестил его «доброкачественным мазохизмом». Розен полагает, что

людей определенного типа привлекают опасные ситуации, в том числе ощущения сильного жжения. Для них поедание перца — это что-то сродни катанию на «американских горках»:

тело воспринимает происходящее, как опасность, а разум знает, что на самом деле риск невелик и поэтому реальной необходимости спасаться нет. Психолог сделал вывод, что после повторных раздражений одним и тем же стимулом первоначальный дискомфорт превращается в удовольствие.

Отдавая дань изяществу теории, я, тем не менее, никогда не считал ее убедительной. Отчасти потому что я сам люблю острую еду, но совершенно равнодушен к американским горкам, прыжкам с мостов вниз головой или к иным подобным развлечениям. А отчасти потому что моя жена, тоже обожающая острое, закрывает глаза на фильмах ужасов и никогда не качается на качелях, не говоря уж об американских горках. Еще потому что многие из прожорливых капсикофагов, которых я знал, относятся к числу весьма робких и предпочитающих никогда не попадать в рискованные ситуации людей. И, наконец, потому что вряд ли треть населения планеты соответствует вышеупомянутым характеристикам и любит покататься с ветерком над обрывом. Хотя, конечно, я могу и ошибаться. В пользу Розена говорят результаты исследований, проведенных аспирантами Джоном Хайесом и Надей Бирнс в 2013 году. Они изучили 97 случаев различного пищевого поведения и нашли корреляции между теми, кто «жаждал страстей» и любителями остренького.

Моя гипотеза состоит в том, что такое значительное количество людей в мире любят острый перец потому, что действие капсаицина отличается от действия других растительных алкалоидов, влияющих непосредственно на наш мозг (таких как кофеин, никотин, морфин и т. д.), но при этом достигает тех же целей — вызывает зависимость.

Попробую объяснить, как я пришел к такому выводу. Ощущая боль (в данном случае — жжение во рту), наше тело посылает серию сигналов в мозг, а тот, чтобы смягчить страдание, производит эндорфины — нейротрансмиттеры, обладающие болеутоляющим действием и вызывающие эйфорию, похожую на действие морфина. С помощью эндорфинов наше тело снижает болевые ощущения, и именно они играют ключевую роль в том воздействии, которое перец оказывает на капсикофагов.

Зависимость от эндорфинов не является чем-то неожиданным или уникальным: она лежит в основе механизма так называемого «второго дыхания». Если вы когда-либо участвовали в забегах на большие дистанции или ваши друзья занимаются спортом, требующим незаурядной выносливости, типа марафона, плавания или велогонок, вы наверняка знаете об особом чувстве эйфории, которое появляется после длительных нагрузок. Оно сопоставимо с ощущениями, возникающими после приема некоторых наркотических средств. Человек испытывает яркое ощущение счастья или сильного удовольствия от жизни. Долгие годы подлинность этих переживаний никак не подтверждалась научными исследованиями. Многие специалисты были уверены, что это просто легенды, распространяемые любителями бега, пока в 2008 году в Германии не было проведено исследование мозга атлетов до и после интенсивной физической нагрузки. Оно показало, что рассказы бегунов — правда. Второе дыхание оказалось вполне реальным явлением, которое объясняется выбросом эндорфинов в мозгу. С другой стороны, болеутоляющие свойства этих веществ позволяют объяснить высокий уровень порога боли, встречающийся у спортсменов, занимающихся интенсивными упражнениями. Известны многочисленные случаи, когда марафонцы продолжали бежать, несмотря на травмы и переломы, которые бы причиняли невыносимую боль в иных обстоятельствах. Тот же самый механизм лежит в основе потребления чрезмерного количества перца. Похоже, любители острого менее чувствительны к боли. Анестезирующий эффект капсаицина уже давно доказан, ему посвящено достаточно много научных статей, вышедших в последнее время.

Черепахи с Галапагосских островов и с...

Черепахи с Галапагосских островов и с острова Маврикий долгое время служили транспортным средством для семян растений, растущих на островах.

И наконец, пришло время связать все вышесказанное с названием этой главы. Как и многие другие растения, поощрявшие выработку у животных зависимости, перец прибег к химии, чтобы привязать к себе самого могущественного и универсального в мире переносчика семян — человека. На мой взгляд, растение становится от этого еще интереснее.

В отличие от других своих собратьев, вырабатывающих наркотические вещества, воздействующие на мозг самых разных животных, перец действует с помощью капсаицина только на человека. Ни одного случая поедания стручков перца какими-либо другими млекопитающими не отмечено.

****

C₁₈H₂₇NO₃.

[…] Если моя теория, объясняющая как перец с помощью алкалоидов умудрился превратить нас в капсикофагов, по-прежнему вас не убеждает, поезжайте на одну из тысяч ярмарок перца, которые ежегодно проходят в нескольких странах мира. Атмосфера, в которой современные капсикофаги циркулируют между рядами, отличается от той, что я помню с детства. Никаких больше традиционных темных одежд — они носят береты и шапочки с химической формулой капсаицина****, футболки с надписью «pain is good», а самые отчаянные щеголяют татуировкой с пресловутой формулой. Новые адепты перца изучают состав наиболее острых соусов с апокалиптическими названиями — так теперь выглядит традиционная зависимость…

*****

Длина марафонской дистанции. — Прим. ред.

Тем временем потребление перца в мире растет. Страны, в которых пищевые традиции не способствуют возникновению этой предательской зависимости, за последние несколько лет продемонстрировали резкий рост потребления перца. Таким образом, стратегия, которую перец применил для завоевания человека, заставляет последнего делать все для обслуживания перца — растение победило. Связи с человеком позволили перцу в течение нескольких столетий завоевать всю планету: ни один другой распространитель семян не смог бы сделать ничего подобного за столь короткое время. А будущее манит еще более впечатляющими перспективами — это наименее утомительный и самый простой способ получить дозу эндорфина. Съесть блюдо с перцем чили куда как проще, чем пробежать 42 километра и еще 195 метров*****.

В рубрике «Открытое чтение» мы публикуем отрывки из книг в том виде, в котором их предоставляют издатели. Незначительные сокращения обозначены многоточием в квадратных скобках. Мнение автора может не совпадать с мнением редакции.

Где можно учиться по теме #биология

Читайте нас в Facebook, VK, Twitter, Instagram, Telegram (@tandp_ru) и Яндекс.Дзен.