Роль ПД у высших растений

Мы подошли к одному из самых важных вопро­сов проблемы потенциалов действия у растений. Для чего нужна генерация ПД растениям? Может быть, она представляет собой свойство, которое когда-то было позаимствовано ими от предков, но в дальнейшем получило развитие только у одной весьма специфической группы насекомоядных рас­тений, а у остальных растений никакой функцио­нальной нагрузки не выполняет? Очевидно, что от­вет на этот вопрос имеет большое принципиальное значение не только для понимания жизнедеятель­ности растений, но и в общебиологическом аспекте.

Полученные в настоящее время результаты по­зволяют утверждать, что у высших растений распро­страняющиеся ПД выполняют вполне определен­ную функциональную роль. Они служат наиболее быстрым сигналом об изменениях в среде их обита­ния. Однако при этом надо иметь в виду что у расте­ний нет центральной нервной системы - этой «дис­петчерской», откуда управляющие сигналы после поступления туда информации о внешнем раздра­жителе направляются к различным органам. У рас­тений ПД сам несет в себе возможность непосредст­венно влиять на функции органов и тканей, по которым он распространяется. Это связано прежде всего с тем, что при прохождении ПД по данному участку ткани или в месте, до которого он дошел, сильно меняется ионный состав, в особенности со­держание ионов калия и хлора, которые, как мы ви­дели, выходят из возбудимых клеток при генерации импульса. В результате их концентрации в окружа­ющих проводящий пучок тканях могут увеличить­ся. Меняется соотношение и других ионов, хотя и в меньшей степени. В то же время известно, что уро­вень обменных процессов в ткани сильно зависит от ионного состава. Поэтому ПД в состоянии оказы­вать влияние на органы или ткани, по которым они распространяются или которых они достигают. При этом следует иметь в виду, что возникновение ПД в ответ на действие внешнего раздражителя неспеци-

фично, то есть самые разные воздействия вызыва­ют, как правило, однотипную электрическую реак­цию. Кроме того, у растений обычно в ответ на действие раздражителя генерируются одиночные импульсы (в отличие от животных, у которых воз­никают ритмически повторяющиеся ПД). Исходя из этого можно заключить, что у высших растений распространяющиеся ПД не имеют специфической информационной нагрузки, а являются скорее сиг­налом о каком-то внешнем воздействии. Сам по себе ПД как сигнал неспецифичен, но в тканях и органах наряду с общими неспецифическими явлениями он вызывает изменение некоторых специфических процессов, свойственных данному органу (напри­мер, в листьях изменение фотосинтеза, в корнях усиление поглощения веществ и т.д.).

Сигнальная роль ПД проявляется прежде всего в ряде естественных процессов. Например, при попа­дании пыльцы на рыльце пестика в нем возникают многочисленные электрические импульсы, распро­страняющиеся по направлению к завязи. Это запус­кает цикл процессов, подготавливающих завязь к восприятию пыльцы и оплодотворению. ПД возни­кают и в усиках вьющихся растений при соприкос­новении с механической опорой и, по-видимому, способствуют их лучшей ориентации в пространст­ве. При умеренных изменениях в состоянии окру­жающей среды также могут возникать ПД, причем они иногда генерируются в ответ на очень слабые воздействия (например, перепад температур всего 1 - 2°С). Генерация ПД растением в этом случае, ка­залось бы, лишена какого-либо смысла. Зачем при­менять экстренный тип сигнализации с помощью электрических сигналов на довольно слабые и не оказывающие существенного влияния внешние воздействия? Однако оказалось, что это не так. Для растения и в этом случае генерация электрических импульсов имеет определенный смысл, состоящий, как нам удалось показать, в своеобразном «преду­преждении» его органов и тканей о вполне вероят­ных весьма существенных изменениях во внешних условиях. Например, незначительный перепад тем­ператур в сторону охлаждения сам по себе может быть и незначим для растения, однако он может свидетельствовать о возможном предстоящем замет­ном понижении температуры окружающей среды.

«Предупреждающая» роль ПД сводится, как оказалось, к временному повышению устойчивости органов и тканей растения к неблагоприятным воз­действиям. Это временное повышение устойчивос­ти носит, по-видимому, неспецифический характер (то есть проявляется по отношению к разным воз­действиям) и может рассматриваться как своеоб­разная предадаптация. Она служит как бы подго­товкой к глубокой адаптации, если вслед за «предупреждением» действительно наступит усиле­ние данного внешнего фактора (например, вслед за незначительным понижением температуры резкое похолодание) .

Таким образом, можно считать, что при действии слабых и умеренных раздражителей мы имеем дело с ролью ПД, которая связана с опережающим отражением действительности. Отсюда нами было сделано заключение, что растениям свойственна элементарная недифференцированная чувствительность. При действии сильных раздражителей ПД выполняют роль первичной экстренной сигнальной связи, которая позволяет растению оперативно начать перестройку жизненных функций в экстраординарных условиях. Итак, по современным представлениям сигнальной функцииПД принадлежит вполне определённая роль в осуществлении быстрыхвзаимодействий высших растений с окружающей средой.