Dirbate Augalų elektrofiziologijos laboratorijoje. Kokį uždavinį sau keliate?
Tiriame neurocheminių medžiagų poveikį augalams. Cheminės medžiagos, kurios yra mūsų smegenų nervinės veiklos moduliatoriai, veikia ir augalus. Bandome išsiaiškinti, kurios medžiagos augalus veikia, kaip ir kokie yra tos veiklos padariniai.
Jūsų tyrimų objektas – žvaigždėtieji maurašakiai (Nitellopsis obtusa). Kodėl būtent šis augalas yra tinkamas atskleisti daugiau gyvybės paslapčių?
Tai išskirtinis mūsų švarių ežerų augalas, daugialąstis dumblis, jis įsišaknija giliai, nuo grunto stiebiasi kokius septynis metrus į viršų, turi sprindžio ilgio daugiabranduoles ląsteles. Kadangi jos ilgos, yra patogios tirti. Kaip mūsų smegenys generuoja nervinius impulsus, taip šie augalai, veikiami šalčiu, mechaniniu ar elektriniu būdais, visada reaguoja – aukštyn šokanti elektrinių signalų registravimo sistemos kreivė rodo augalo reakciją.
Japonai panašius augalus augina laboratorijoje, o mes maurašakių atsivežame iš ežero, laikome akvariumuose. Pusę metų stažavausi Japonijoje, tai padėjo patikėti savimi, Lietuvos mokslu, kad mes – niekuo ne prastesni, galime sėkmingai bendradarbiauti, būti partneriai.
Kodėl augalai yra sudėtinga gyvybės forma?
Augalai, perduodami informaciją, generuoja elektromagnetinius signalus, kurių genezė panaši į žmogaus nervinių impulsų generavimo mechanizmą. Augalams būdingi jutimai, aplinkos pažinimas, lemiantis tam tikrą elgesį, sprendimų priėmimą. Augalai protingi ir racionalūs, jie gerokai anksčiau įsikūrė Žemėje nei žmogus, yra gerai prisitaikę išlikti. Augalai yra ieškotojai, jie komunikuoja, konkuruoja, turi fotoreceptorius, jaučia gravitaciją, savo kaimynus ir Žemės sukimąsi.
Vadinasi, augalai yra tokios pat gyvos būtybės kaip žmonės, gyvūnai. Gal tada nereikėtų vienos gyvybės formos iškelti aukščiau už kitą?
Visų gyvybės rūšių Žemėje prigimtis yra bendra. Kai mokslininkai pradėjo lyginti žmonių, gyvūnų ir augalų genomus, paaiškėjo, kad labai daug kas sutampa. Pavyzdžiui, ryžiai turi dvigubai daugiau genų nei žmogus. Žinoma, mūsų funkcijos skirtingos. Bet jei mes būtume ryžių grūdeliai ir turėtume augti šaltoje žemėje po vandeniu, kažin ar mums nebūtų sudėtingiau? Šveicarijos vyriausybė jau kalba ne vien apie žmogaus ar gyvūnų, bet ir apie augalų teisių užtikrinimą, jų orumo gynimą. Ši tema mums buvo pristatyta prieš porą metų Paryžiuje vykusioje tarptautinėje konferencijoje „Augalų signalai ir elgsena“. Tačiau aš nesekiau tolesnės įstatymų priėmimo eigos, todėl negalėčiau komentuoti, kur link juda augalų teisių gynimo sritis.
Jau galima įrodyti, kad augalai reaguoja į garsą, jaučia šviesą, šaltį, skausmą – tai jų apsauginė reakcija, kad suvoktume, jog augalui yra kažkas negerai.
Vegetarai ir veganai mėsėdžius vadina gyvūnų žudikais. Jei augalai yra gyvos būtybės, tai jų naudojimas irgi yra gyvybės naikinimas?
Baisu, kai masiškai yra kertami Amazonės ar Borneo salos miškai. Turime būti atsakingi už kiekvieną gyvybės formą – ne tik žmones ar gyvūnus. Medžiai užauga per šimtus metų, o juos ima ir iškerta. Būtų gerai, kad bent nepaliktų plynų kirtimų, išsaugotų kiek nors brandžių motininių medžių, kurie saugo per šimtmečius sukauptą informaciją ir ją perduoda atželiantiems bendrijos augalams. Dėl to, kad vis mažiau lieka natūralių pievų, didžiuliai žemės plotai užsėjami monokultūromis, ypač Amerikoje, pradeda nykti bitės. Vabzdžiai (tarp jų ir bitės) praranda galimybę maitintis, žūva, augalai neapdulkinami. Biologinė įvairovė padeda išsaugoti kuo įvairesnes gyvybės rūšis. Viskas Žemėje yra susiję, susimezgę. Išnaikinsi vieną rūšį, žiūrėk, prasideda grandininė nyksmo reakcija.
Biofizikos sritį pasirinkote iš meilės augalams?
Augalų pasaulis mane žavėjo ir traukė nuo mažens. Esu gamtos vaikas, kilusi iš kaimo, nuo Raseinių. Kai ravi ilgas kolūkio vagas, turi laiko pagalvoti: „O kas, o kodėl?“ Įstrigo K. Kubilinsko eilėraštukas apie į berželį įsikorusį ir šakeles laužantį Grigą: „Bet berželis turi širdį, – / Viską jaučia, viską girdi.“ Man kildavo klausimas: „Ar tikrai augalai jaučia, girdi? Kaip mes tai galime įrodyti?“ Praėjo nemažai metų, ir jau galima įrodyti, kad augalai reaguoja į garsą, jaučia šviesą, šaltį, skausmą – tai jų apsauginė reakcija, kad suvoktume, jog augalui yra kažkas negerai.
Biofizikos srityje dirbu 20 metų. Pradėjau kaip laborantė. Esame paprasti žmonės, kiekvienas per gyvenimą turime atlikti tam tikrą užduotį. Į mokslo sritį atėjau palyginti vėlai, jau paauginusi vaikus. Mokslinį darbą apsigyniau būdama brandi moteris.
Ar anksti sukūrėte šeimą?
Ištekėjau baigusi Vilniaus universitetą, pradėjusi dirbti įmonėje „Fermentas“. Mano vyras Arūnas yra statybos inžinierius. Turime tris vaikus. Vyriausiasis sūnus Jonas yra baigęs magistrantūrą, dirba. Vidurinė Emilija – kurčia mergaitė. Dabar ji sėkmingai studijuoja magistrantūrą Vytauto Didžiojo universitete. Jaunėlė Milda – pirmo kurso VU Medicinos fakulteto studentė. Stengėmės, kad vaikai išaugtų geri, protingi, dori. Mano tėvų šeimoje esame penki vaikai. Tėvelis norėjo, kad visi įgytume aukštąjį išsilavinimą. Jis buvo romantikas, smalsus, gero humoro jausmo vyras. Mama – darbštumo, kantrybės ir racionalaus sveiko proto pavyzdys. Tikiuosi, man teko šie du pradai.
Kad išmokytume Emiliją suvokti pasaulį, reikėjo labai daug darbo įdėti. Fiziškai būčiau nepajėgusi ir ją lavinti, ir į „Fermentą“ važinėti. Sutikau savo bakalauro darbo vadovą prof. Osvaldą Rukšėną, jis pakvietė ateiti į universitetą. Pradėjau dirbti laborante, o paskui atsirado galimybių įstoti į doktorantūrą, parašyti disertaciją. Man labai pasisekė – mane supa geri protingi žmonės, jie užaugino mane kaip mokslininkę. Viena pati mažai ką padarytum. Moteris turi išmokti ir vaikus matyti, ir puodą maišyti, ir pagalvoti, ką rašyti straipsnyje. Vyras padėjo, geri vaikai vienas kitam padėjo. Į pasaulį žiūrėjau mylinčiomis akimis, gal todėl ir pasaulis man labiau atsiskleidė, ir augalai atsiskleidžia. Viskas riedėjo pagal Dievo valią savo vaga.
Papasakokite, kaip Jums atsiskleidžia augalai, kokie jie yra.
Augalai yra ieškotojai. Jie turi susidoroti su daugybe nenumatytų biotinių ir abiotinių stresorių, užtikrinti ne tik optimaliausią augimą, bet ir palikuonių gausą. Žydintys augalai kvapu pritraukia vabzdžius ir išskiria nektarą. Kodėl obelys kvepia? Mūsų technologijos padeda nustatyti augalų skleidžiamus cheminių medžiagų mišinius. Tas kvapas yra skirtas ne mums, jis yra signalas arba dulkintojams pritraukti, arba priešams atbaidyti, arba visiems sunokti vienu laiku. Kvapą žiedas skleidžia, iki yra apdulkinamas. Vėliau nustoja kvepėti.
Kas matėte, kaip žydi ąžuolas? Kiekvieną pavasarį studentus raginu: „Eikite pažiūrėti žydinčio profesoriaus H. Perelšteino ąžuolo (pasodintas „Ąžuoliuko“ 20-mečio proga, – aut. past.), jis žydės neilgai.“ Kvapas – tai ore ištirpusios lakiosios cheminės medžiagos. Jomis augalai bendrauja tarpusavyje, reaguoja į kitus augalus. Pavyzdžiui, klevus užpuolus vabalams, ore pasklinda lakūs junginiai. Informaciją apie pavojų perima to paties medžio nepažeisti lapai, kaimyniniai medžiai. Kai kuriuos augalus galėtume net įtarti šnipinėjimu. Jie gerai veši, nes gali suprasti vieni kitus, suvokti cheminę tarpusavio kalbą.
Augalai yra labai racionalūs, geba įvertinti kainos ir naudos santykį, jie veltui savo išteklių neeikvoja. Gamtoje taip yra: viskas turi būti atliekama laiku, tiek, kiek reikia, cheminės medžiagos sintetinamos tokiomis koncentracijomis, kokių reikia – energija nešvaistoma.
Sakote, kad augalai protauja.
Teiginius sužmoginu. Kas tas augalo protas? Tai galimybė ieškoti optimalių sprendimų aplinkoje, kaip geriausiai išlikti, prisitaikyti, kaip geriausiai augti ir palikti palikuonių. Augalas turi visa tai įvertinti ir imtis veiksmų. Ar tai ne protas? Medžiai pasikalba. Graži metafora, bet ji turi mokslinį pagrindą. Jeigu jie kalbasi, mes privalome žinoti, kokiu būdu tai daro. Taigi mes galime kalbėtis naudodamiesi cheminiu žodynu (matot, aš save įasmeninu kaip augalą, ir dažnai pasakodama studentams pajuntu, kad šneku augalų vardu, atstovauju augmenijai).
Kita, augalai naudoja įvairias aplinkoje esamas ir visokias kitokias chemines medžiagas. Grauždama augalą lerva išskiria seiles. Jose yra lervos cheminių medžiagų. Kai šios susijungia su augalo ląstelių sienelės arba lapo paviršiaus medžiagomis, susintetinamas naujas kvapas. Be vabzdžių seilių to kvapo nebus. Taip augalas atskiria, kad jį graužia tam tikros rūšies vabzdžiai, o tada duoda signalą tų vabzdžių natūraliems priešams, šie į tuos vabzdžius prideda kiaušinėlių ir juos numarina.
Net žmogus taip nesugalvotų.
Žmogus daug ko nesugalvoja, kas gamtoje yra. Mes galime tik stebėti gamtą ir pritaikyti visus mechanizmus.
Vadinasi, augalai gali apsiginti?
Jie gali sutrikdyti gyvybinius savo priešų procesus, dažnai sutrikdo vabzdžių virškinimo procesą. Mačiau filmą apie tai, kaip buvo nustatyta, nuo ko savanoje ėmė kristi antilopės. Veterinarai, pasitelkę mokslininkus, surinko augalų išskiriamas chemines medžiagas ir pamatė, kad juose padidėjęs etileno, kuriuo augalai perduoda vieni kitiems informaciją, kiekis, o antilopių kepenyse rado neįprastai didelę taninų koncentraciją. Paaiškėjo, kad gyvūnų mirties priežastis yra jų ėdamuose akacijų lapuose padidėjęs taninų kiekis. Taip augalai sureguliavo išplitusią antilopių populiaciją. Arba dauguma mūsų esame nusideginę augalais. Siekdami apsisaugoti nuo ligas sukeliančių mikroorganizmų, augalai gamina gynybinius baltymus fitoaleksinus.
Augalai gali priimti sprendimus?
Geriausiai tai iliustruoja parazitinių augalų brantų gyvenimas. Branto daigo receptoriai atskiria lakias medžiagas, kurias išskiria šio auka galintis tapti augalas. Augdamas brantas ima vytis aplink aukos stiebą ir siurbti maistingąsias medžiagas. Brantai atskiria silpną augalą nuo stipresnio ir pagal tai sprendžia, kiek išaugins siurbtukų, kuriais prisisiurbs prie maitintojo. Arba, mimozos. Kai prisilieti prie jų, šios suglaudžia lapelius. Ši gėlė priskiriama prie pupinių šeimos, jos atstovai naktį lapus suglaudžia, nes miega, ilsisi, nenaudoja energijos, per naktį susitvarko jų metaboliniai reikalai. Kai mokslininkai dirbtiniu būdu sutrikdė augalų miegą, šie greitai nudžiūvo. Kaip žmogui, taip ir augalams, reikia atsistatyti.
Mokslininkai nustatė, kad miško bendrijos gynybines funkcijas atlieka požeminis šaknų ir grybų tinklas.
Arba dar vienas įdomus tyrimas parodė, kad laukinis tabakas, augdamas arti pelyno, tapo atsparus žolėdžiams. Pajutę šių augalų skleidžiamus jazminų rūgštį bei kitas lakias medžiagas, gynybinius atsakus sustiprino ir pupelės, pupos, miežiai, kukurūzai. Augalai susikalbėjo per 60 cm atstumą – jie perėmė pelyno informaciją. Jei pelyną apkarpome, kvapas dar sustiprėja, nes augalui atrodo, kad atėjo laikas kovoti su vabzdžiais. Jei apskabome tabaką, šis augalas, stengdamasis apsisaugoti nuo priešų, ima gaminti nikotiną. Vasarą džiaugiamės pjaunamos žolės kvapu, bet tai ne šiaip sau kvapas. Augalai lakiu C6 alkoholių, aldehidų ir acetatų mišiniu įspėja kitus augalus apie esą užpuolusius žolėdžius.
Kaip augalai konkuruoja?
Antžeminę konkurenciją dažnai lemia požeminiai procesai. Pavyzdžiui, sprigė. Jeigu jai reikia konkuruoti ne su savo giminaičiais (šiuos ji atskiria pagal šaknis) dėl šviesos, ji ne tik sustiprina lapiją, bet ir stengiasi užstoti šviesą arba net išskiria į šaknis junginių, slopinančių konkurentų augimą. Kai šalia auga giminaičiai, ji stengiasi šviesos neužstoti, taip paskirsto savo išteklius į lapus ir šaknis, kad ilgėtų stiebas, kitaip šakotųsi. Kai kurie augalai kaimynus nustelbia parūgštindami dirvą, pasiimdami daugiau mineralinių medžiagų.
Tai reiškia, kad augalai bendrauja ir šaknimis?
Dar galime pridėti ketvirtą gyvybės formą – grybus. Šie irgi mažai tyrinėti. Grybai išplečia augalų šaknyną, sujungia augalą su augalu. Augalų šaknys po žeme, ypač miškuose, sudaro didžiules bendrijas, jomis perduodama ne tik informacija, bet ir cheminės medžiagos, maitinami vaikai. Kanados mokslininkai pastebėjo, kad pamiškėje augantis motininis augalas siekia šviesos, prisintetina daug cukraus ir per šaknis pamaitina savo mažučius vaikiukus, nes šiuose negali vykti fotosintezė – jiems per mažai šviesos. Šaknų ląstelių augimo mechanizmas labai panašus į žmogaus neuronų augimo procesą.
Prieš sintezę augalai turi atpažinti ne tik savo priešus, bet ir draugus. Tarkim, vairenis savą nuo svetimo atskiria per šaknimis išskiriamas chemines medžiagas. Augalai jaučia dirvožemyje šalia šaknų ištirpusius cheminius junginius. Šaknų zonoje yra daugiau kaip 100 000 skirtingų medžiagų, padedančių augalams komunikuoti. Mokslininkai nustatė, kad miško bendrijos gynybines funkcijas atlieka požeminis šaknų ir grybų tinklas. Savo išteklius – susintetintas chemines medžiagas, mikroelementus – prieš išnykdami augalai atiduoda kitiems bendrijos nariams.
Augalams savo rūšį išlaikyti padeda sėklos ir šaknys. Esate matę, kaip tuščia dykuma po lietaus staiga pražysta? Smėlyje glūdinčios sėklos laukia savo valandos.. Sėklos yra vienas iš stebuklų, – jos per tūkstantmečius perduoda informaciją, išsaugo gyvybę. Tai įrodo kad ir faktas, jog sudygo piramidėse rastos tūkstančio metų senumo sėklos. Būtų gerai sukatalogizuoti visų pasaulio laukinių augalų sėklas ir šiuos katalogus išlaikyti. Dabar daug augalų selekcininkai modifikuoja, keičia jų struktūrą, ir paaiškėja, kad tokie augalai yra neatsparūs. Reikia pirminių laukinių augalų, nes dar veiksmingas yra jų natūralus atsparumo mechanizmas, tad galima išanalizuoti jų genomą.
Augalai jaučia žemės trauką?
Henrikas Gudavičius knygoje „Laiškai iš kaimo“ rašo, kad apyniai sukasi būtinai pagal laikrodžio rodyklę. „Pabandyk jį apsukti kitaip apie juodalksnį, tai jis per porą valandų vėl atsisuks ir vyniosis taip, kaip jam reikia.“ Kodėl taip yra? Nes apyniai jaučia gravitaciją, savo kaimynus ir žemės trauką, sukimąsi. Apyniai stengiasi išgyventi. Vadinasi, jiems reikia nuolat augti, leisti lapus ir šaknis, reguliuoti šaknų ilgį ir tankumą, ūglių vešėjimą, lapų išdėstymą. Keičiantis aplinkos sąlygoms, keičiasi ir augimo kryptis, o maistinės medžiagos, vanduo, šviesa įsisavinami optimaliausiai. Raudonosios šviesos receptoriai augalams padeda atskirti dieną ir naktį, metų laikus, o temperatūros skirtumus padeda pajusti termoreceptoriai. Atėjus laikui mesti lapus, augalas „suvirškina“ lapų prisikabinimo vietas, tad šie dažniausiai nukrenta vienu metu.
Kai per televiziją buvo parodytas reportažas iš Jūsų laboratorijos, daugelis nustebo, kad augalai jaučia skausmą, o, užpilti šaltu vandeniu ar veikiami elektros srove, netgi cypia...
Augalas necypia, tik mes savo laboratorijoje įgarsiname jo reakciją į šaltį ar elektros dirgiklį. Stimuliuojame augalą ir stebime, ar jis reaguoja ar ne.
Augalai gali nusiskausminti?
Kai augalai patiria stresą, išsiskiria jų hormonas etilenas. Taip augalai gali nusiskausminti ar apsiginti, išsigydyti savo žaizdas. Etileno dujos ligoninėse anksčiau buvo naudojamos kaip anestetikas.
Ar pasišnekate su augalais?
(Juokiasi.) Aš su savimi pasišneku. Kažkada sakiau, kad auginsiu daug gėlių, bet gyvenimas klostosi taip, kaip klostosi, neturiu pakankamai joms tinkamos vietos. Man gražu natūrali gamta. Mėgstu grybauti, pastovėti prie ąžuolo. Liepos yra mano mylimi medžiai. Vaikystėje tupėdavau darželyje – ravėdavau gėles, jas labai mėgstu. Augalai yra paskata fantazuoti, kurti. Žmogus turi būti įvairiapusis. Negalima įlįsti tik į vieną sritį, kai pasaulyje tiek daug įvairių įdomių dalykų vyksta. Man įdomu poezija, muzika, žmonės, tarpusavio santykiai.
Kad domitės poezija, literatūra, supratau iš labai įdomaus Jūsų straipsnio „Ne gyvatės, o augalai mus išvijo iš rojaus“, publikuoto savaitraštyje „Literatūra ir menas“. Teigiate, kad labiausiai poeziją lemia prarastojo rojaus ilgesys. „Kaip žinia, rojuje augo sodas, o jame tarpo tobulas grožis. (...) Jeigu žmogus tobulai suprastų gamtą ir su ja sutaptų, meno nereikėtų.“ Ar rašote eilėraščius?
Jaunystėje bandžiau, paskui supratau, kad taip, kaip Salomėja Nėris, nerašysiu, tad tegul rašo tie, kurie negali nerašyti. Aš galiu nerašyti. Bet labai mėgstu poeziją, stiprias gražias metaforas.
Ar apsikabinus ąžuolą galima pajusti šio medžio jėgą, įgauti stiprybės?
O čia jau kiekvienas turi nuspręsti, ar įgauna jis tos energijos, ar ne.
Sakoma, jei su kambarinėmis gėlėmis pasišneki, jos vešėte veši.
Augalai reaguoja į mūsų balso vibracijas. Garsas – vienas informacijos šaltinių, augalams – taip pat. Į vienus garso dažnius augalai reaguoja kaip į teigiamus, į kitus – kaip į neigiamus. Jeigu maloniai šnekamės, augalas gali gerai derėti. Meilės visiems reikia – ir žmogui, ir augalui.
Ar dabar, kai vaikai tapo savarankiški, turite laiko savo pomėgiams?
Mėgstu stebėti pasaulį, skaityti, lankyti koncertus, teatrą. Patingėti nėra kada, bet kartais taip norisi! Žmogus – ne mašina. Daugeliui savo pomėgių neturėjau laiko, – augo vaikai, reikėjo šeimai nemažai savęs atiduoti. Nemažai laiko palikta kurčius vaikus auginančių šeimų bendrijoje „Pagava“, ten yra ką veikti, bandau padėti kitoms šeimoms.
Esu laiminga dėstytoja, pas mus mokosi puikūs, žinių trokštantys studentai. Vilniaus universiteto studentų komanda „Vilnius – Lithuania iGEM“ perrašė Lietuvos gyvybės mokslų istoriją: sintetinės biologijos konkurse „iGEM“ pasaulyje laimėjo pirmąją vietą. Vienas iš komandos narių – ir mūsų auklėtinis biofizikas Laurynas Karpus. Juos mokė ir tebemoko nuostabūs, mokslui atsidavę kolegos. Biofizikos programa nėra labai populiari, norisi ją populiarinti, pritraukti daugiau studentų.
Tikiuosi sausio mėnesį nuvažiuoti į Italiją, į Augalų neurobiologijos laboratoriją. Noriu pažiūrėti, kaip ten kolegos tiria augalų signalus, ką daro, kad vynuogės būtų saldesnės ir t. t. Seniai stebiu profesoriaus Stefano Mancuso atradimus ir jo komunikacijai skirtą mokslo populiarinimo veiklą, noriu iš arti pamatyti, kaip jis ir jo kolegos dirba, pasimokyti iš jų.
