Биологи из Австралии, Швейцарии и Великобритании обнаружили растительный способ обучения по ассоциации, который можно рассматривать в качестве аналога условных рефлексов животных. В экспериментах на горохе ученые показали, что после правильно проведенного обучения растение может выбирать направление роста побегов в лабиринте, ассоциируя произвольный нейтральный стимул с безусловным вознаграждением. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports, кратко о нем сообщает пресс-релиз Университета Западной Австралии.
Животные способны ассоциировать нейтральные внешние признаки и важные для их существования безусловные стимулы. Примером такого поведения является классический эксперимент Павлова с собаками. Животные слышали звонок — нейтральный внешний стимул, после чего их кормили — возникал безусловный рефлекс выделения слюны. После обучения возникал условный рефлекс слюноотделения в ответ на звонок, который животные словно бы ассоциировали с процессом кормления. Такое поведение требует наличия развитой нервной системы и наблюдается лишь в царстве животных: аналогичные эксперименты были поставлены на птицах, рыбах, насекомых. Новая работа показывает, что аналогичные способы обучения могут существовать и у растений.
Биологи работали с ростками посевного гороха (Pisum sativum). Растения помещали в трубку, раздваивающуюся сверху — так называемый Y-лабиринт. В эксперименте исследователи пытались добиться того, чтобы в ответ на нейтральный стимул — поток воздуха — ростки выбирали одно из двух направлений роста, словно бы ассоциируя его с возможностью получить больше света.
В начале эксперимента несколько десятков растений «обучали», предъявляя пару стимулов: нейтральный (работающий вентилятор) и безусловный (свет синего светодиода). Для половины растений оба стимула находились в одном ответвлении трубки, для другой половины — в разных. По задумке ученых, это должно было создать положительный ответ на условный стимул в первом случае (растение «тянется» к вентилятору) и отрицательный ответ во втором (растение избегает вентилятора).
После успешного обучения горох делили на контрольную и тестовую группу. В тестовой группе растениям включали поток воздуха на полтора часа, при этом вентилятор располагали так, чтобы ожидаемое направление роста растения не совпадало с использовавшимся при обучении. Среди растений, натренированных на положительный стимул, 62 процента ростков «тянулись» в направлении вентилятора. В группе с отрицательным стимулом 69 процентов выбрали отросток лабиринта без вентилятора. В контрольной группе все ростки продолжали тянуться к тому ответвлению, в котором при обучении располагался источник света.
Ученые также провели дополнительный тест, показавший, что «сообразительность» гороха зависела от того, в какой момент относительно циркадных ритмов растения происходило обучение. Оказалось, что успешное обучение по ассоциации наблюдается только тогда, когда эксперименты проводились в светлое время суток, ночное обучение было неспособно изменить предпочтение побегов в лабиринте. Следует подчеркнуть, что пока речь идет только о предварительных экспериментах, механизм ассоциативного обучения у растений совершенно не ясен, а эксперименты ограничены стенами лишь одной лаборатории.
Ранее мы сообщали о том, что пестициды оказались способны влиять на ассоциативное обучение пчел: одного грамма хлорпирифоса оказалось достаточно для «опьянения» 20 миллиардов пчел. А в 2015 году нейрофизиологи из Хьюстонского университета и Университета Джонса Хопкинса нашли молекулярные метки, связанные с условными рефлексами.
Владимир Королёв