पौधों को तंत्रिका आवेगों की आवश्यकता क्यों होती है

2024 लेखक: Seth Attwood | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-16 16:05

सदियों पुरानी बांज, हरी-भरी घास, ताजी सब्जियां - किसी तरह हम पौधों को जीवित प्राणी मानने के आदी नहीं हैं, और व्यर्थ। प्रयोगों से पता चलता है कि पौधों में तंत्रिका तंत्र का एक प्रकार का जटिल एनालॉग होता है और, जानवरों की तरह, निर्णय लेने, यादों को संग्रहीत करने, संवाद करने और यहां तक कि एक दूसरे को उपहार देने में सक्षम होते हैं।

ओकवुड विश्वविद्यालय के प्रोफेसर अलेक्जेंडर वोल्कोव ने पौधों के इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी को और अधिक विस्तार से समझने में मदद की।

पत्रकार: मैंने कभी नहीं सोचा होगा कि कोई प्लांट इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी कर रहा है जब तक कि मैं आपके लेखों में नहीं आया।

अलेक्जेंडर वोल्कोव: तुम अकेले नही हो। आम जनता पौधों को भोजन या परिदृश्य तत्वों के रूप में देखने के आदी है, बिना यह जाने कि वे जीवित हैं। एक बार जब मैं पौधों के इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी पर हेलसिंकी में एक रिपोर्ट कर रहा था, और तब मेरे सहयोगी बहुत आश्चर्यचकित हुए: "मैं एक गंभीर विषय से निपटता था - अमिश्रणीय तरल पदार्थ, लेकिन अब मैं किसी प्रकार के फलों और सब्जियों से निपट रहा था"। लेकिन हमेशा ऐसा नहीं था: पौधों के इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी पर पहली किताबें 18 वीं शताब्दी में प्रकाशित हुईं, और फिर जानवरों और पौधों का अध्ययन लगभग समानांतर तरीके से आगे बढ़ा। उदाहरण के लिए, डार्विन को विश्वास था कि जड़ एक प्रकार का मस्तिष्क है, एक रासायनिक कंप्यूटर जो पूरे पौधे से संकेतों को संसाधित करता है (उदाहरण के लिए, "पौधों में आंदोलन")। और फिर प्रथम विश्व युद्ध आया और सभी संसाधनों को जानवरों के इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी के अध्ययन में फेंक दिया गया, क्योंकि लोगों को नई दवाओं की आवश्यकता थी।

डब्ल्यू: यह तर्कसंगत लगता है: प्रयोगशाला के चूहे अभी भी वायलेट की तुलना में मनुष्यों के बहुत करीब हैं।

ए.वी: वास्तव में, पौधों और जानवरों के बीच अंतर इतना बड़ा नहीं है, और इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी में वे आम तौर पर न्यूनतम होते हैं। पौधों में न्यूरॉन का लगभग पूर्ण एनालॉग होता है - फ्लोएम प्रवाहकीय ऊतक। इसमें न्यूरॉन्स के समान संरचना, आकार और कार्य होता है। अंतर केवल इतना है कि जानवरों में, सोडियम और पोटेशियम आयन चैनलों का उपयोग न्यूरॉन्स में क्रिया क्षमता को प्रसारित करने के लिए किया जाता है, जबकि पौधों में फ्लोएम, क्लोराइड और पोटेशियम आयन चैनलों का उपयोग किया जाता है। न्यूरोफिज़ियोलॉजी में यही पूरा अंतर है। जर्मनों ने हाल ही में पौधों में रासायनिक सिनेप्स पाए हैं, हम विद्युत हैं, और सामान्य तौर पर, पौधों में जानवरों के समान न्यूरोट्रांसमीटर होते हैं। मुझे ऐसा लगता है कि यह और भी तार्किक है: अगर मैं दुनिया बना रहा होता, और मैं एक आलसी व्यक्ति होता, तो मैं सब कुछ वैसा ही बना देता, ताकि सब कुछ संगत हो जाए।

पौधों को तंत्रिका आवेगों की आवश्यकता क्यों होती है?

हम इसके बारे में नहीं सोचते हैं, लेकिन पौधे अपने जीवन में मनुष्यों या किसी अन्य जानवर की तुलना में बाहरी वातावरण से और भी अधिक प्रकार के संकेतों की प्रक्रिया करते हैं। वे प्रकाश, गर्मी, गुरुत्वाकर्षण, मिट्टी की नमक संरचना, चुंबकीय क्षेत्र, विभिन्न रोगजनकों पर प्रतिक्रिया करते हैं और प्राप्त जानकारी के प्रभाव में लचीले ढंग से अपने व्यवहार को बदलते हैं। उदाहरण के लिए, फ्लोरेंस विश्वविद्यालय के स्टेफानो मैनकुसो की प्रयोगशाला में, दो चढ़ाई बीन शूट के साथ प्रयोग किए गए थे। वैज्ञानिकों ने पौधों के बीच एक साझा समर्थन स्थापित किया, और अंकुर इसके लिए दौड़ने लगे। लेकिन जैसे ही पहला पौधा सहारे पर चढ़ा, दूसरा तुरंत खुद को पराजित मानने लगा और इस दिशा में बढ़ना बंद कर दिया। यह समझ में आया कि संसाधनों के लिए संघर्ष व्यर्थ है और कहीं और खुशी की तलाश करना बेहतर है।

डब्ल्यू: पौधे हिलते नहीं हैं, धीरे-धीरे बढ़ते हैं और आम तौर पर बिना जल्दबाजी के रहते हैं। ऐसा लगता है कि उनके तंत्रिका आवेगों को भी अधिक धीरे-धीरे प्रचारित करना चाहिए।

अलेक्जेंडर वोल्कोव: यह एक भ्रम है जो विज्ञान में लंबे समय से मौजूद है। XIX सदी के 70 के दशक में, अंग्रेजों ने मापा कि वीनस फ्लाईट्रैप की क्रिया क्षमता 20 सेंटीमीटर प्रति सेकंड की गति से फैलती है, लेकिन यह एक गलती थी।वे जीवविज्ञानी थे और विद्युत मापन की तकनीक को बिल्कुल भी नहीं जानते थे: अपने प्रयोगों में, अंग्रेजों ने धीमे वाल्टमीटर का उपयोग किया, जो तंत्रिका आवेगों को उनके द्वारा प्रचारित किए जाने की तुलना में धीमी गति से रिकॉर्ड करते थे, जो पूरी तरह से अस्वीकार्य है। अब हम जानते हैं कि तंत्रिका आवेग पौधों के माध्यम से बहुत अलग गति से चल सकते हैं, यह संकेत उत्तेजना के स्थान और इसकी प्रकृति पर निर्भर करता है। पौधों में एक्शन पोटेंशिअल के प्रसार की अधिकतम गति जानवरों में समान संकेतकों के बराबर होती है, और ऐक्शन पोटेंशिअल के पारित होने के बाद का विश्राम समय मिलीसेकंड से लेकर कई सेकंड तक भिन्न हो सकता है।

डब्ल्यू: पौधे इन तंत्रिका आवेगों का उपयोग किस लिए करते हैं?

ए.वी: एक पाठ्यपुस्तक का उदाहरण वीनस फ्लाईट्रैप है, जिसका मैंने पहले ही उल्लेख किया है। ये पौधे बहुत नम मिट्टी वाले क्षेत्रों में रहते हैं, जिसमें हवा का प्रवेश करना मुश्किल होता है, और तदनुसार, इस मिट्टी में थोड़ा नाइट्रोजन होता है। फ्लाईकैचर्स को इस आवश्यक पदार्थ की कमी कीड़े और छोटे मेंढक खाने से मिलती है, जिसे वे बिजली के जाल से पकड़ते हैं - दो पंखुड़ी, जिनमें से प्रत्येक में तीन पीजोमेकेनिकल सेंसर होते हैं। जब कोई कीट किसी पंखुड़ी पर बैठता है और इन रिसेप्टर्स को अपने पंजे से छूता है, तो उनमें एक क्रिया क्षमता उत्पन्न होती है। यदि कोई कीट 30 सेकंड के भीतर मशीनोसेंसर को दो बार छूता है, तो ट्रैप को एक सेकेंड में बंद कर दिया जाता है। हमने इस प्रणाली के संचालन की जाँच की - हमने वीनस फ्लाईट्रैप के जाल में एक कृत्रिम विद्युत संकेत लगाया, और सब कुछ उसी तरह काम किया - जाल बंद था। फिर हमने इन प्रयोगों को मिमोसा और अन्य पौधों के साथ दोहराया और इसलिए हमने दिखाया कि विद्युत संकेतों का उपयोग करके पौधों को खोलने, बंद करने, स्थानांतरित करने, झुकने के लिए मजबूर करना संभव है - सामान्य रूप से, जो कुछ भी आप चाहते हैं वह करें। इस मामले में, एक अलग प्रकृति के बाहरी उत्तेजना पौधों में क्रिया क्षमता उत्पन्न करते हैं, जो आयाम, गति और अवधि में भिन्न हो सकते हैं।

डब्ल्यू: पौधे और क्या प्रतिक्रिया कर सकते हैं?

ए.वी: यदि आप अपने देश के घर में घास काटते हैं, तो क्रिया क्षमता तुरंत पौधों की जड़ों तक जाएगी। उन पर कुछ जीनों की अभिव्यक्ति शुरू हो जाएगी और कटों पर हाइड्रोजन पेरोक्साइड का संश्लेषण सक्रिय हो जाता है, जो पौधों को संक्रमण से बचाता है। उसी तरह, यदि आप प्रकाश की दिशा बदलते हैं, तो पहले 100 सेकंड के लिए पौधे किसी भी तरह से उस पर प्रतिक्रिया नहीं करेगा, ताकि किसी पक्षी या जानवर से छाया के विकल्प को काट दिया जा सके, और फिर विद्युत संकेत फिर से जाएंगे, जिसके अनुसार संयंत्र सेकंड में इस तरह से मुड़ जाएगा कि चमकदार प्रवाह को अधिकतम करने के लिए। ऐसा ही होगा, और जब आप उबलते पानी को टपकाना शुरू करते हैं, और जब आप एक जलता हुआ लाइटर लाते हैं, और जब आप पौधे को बर्फ में डालते हैं - पौधे विद्युत संकेतों की मदद से किसी भी उत्तेजना पर प्रतिक्रिया करते हैं जो बदले हुए पर्यावरण के प्रति उनकी प्रतिक्रियाओं को नियंत्रित करते हैं। शर्तेँ।

पौधे की स्मृति

पौधे न केवल बाहरी वातावरण पर प्रतिक्रिया करना जानते हैं और जाहिर तौर पर अपने कार्यों की गणना करते हैं, बल्कि आपस में कुछ सामाजिक संबंधों को भी बांधते हैं। उदाहरण के लिए, जर्मन वनपाल पीटर वोलेबेन की टिप्पणियों से पता चलता है कि पेड़ों की एक तरह की दोस्ती होती है: साथी पेड़ जड़ों से जुड़े होते हैं और ध्यान से निगरानी करते हैं कि उनके मुकुट एक-दूसरे के विकास में हस्तक्षेप नहीं करते हैं, जबकि यादृच्छिक पेड़ों में कोई विशेष भावना नहीं होती है। अपने पड़ोसियों के लिए, वे हमेशा अपने लिए अधिक रहने की जगह हथियाने की कोशिश करते हैं। वहीं विभिन्न प्रकार के वृक्षों के बीच मित्रता भी उत्पन्न हो सकती है। इसलिए, उसी मैनकुसो के प्रयोगों में, वैज्ञानिकों ने देखा कि कैसे, डगलस की मृत्यु से कुछ समय पहले, ऐसा लगता है कि यह एक विरासत छोड़ देता है: एक पीले देवदार के पेड़ ने जड़ प्रणाली के माध्यम से बड़ी मात्रा में कार्बनिक पदार्थ भेजे।

डब्ल्यू: क्या पौधों में स्मृति होती है?

अलेक्जेंडर वोल्कोव: पौधों में जानवरों की तरह ही सभी प्रकार की स्मृति होती है।उदाहरण के लिए, हमने दिखाया है कि वीनस फ्लाईट्रैप में मेमोरी होती है: ट्रैप को काम करने के लिए, इसे 10 माइक्रोकपल्स बिजली भेजी जानी चाहिए, लेकिन यह पता चला है कि यह एक सत्र में करने की आवश्यकता नहीं है। आप पहले दो माइक्रोकूलॉम परोस सकते हैं, फिर एक और पांच, और इसी तरह। जब कुल 10 हो जाते हैं, तो पौधे को ऐसा लगेगा कि उसमें एक कीट आ गया है, और वह बंद हो जाएगा। केवल एक चीज यह है कि आप सत्रों के बीच 40 सेकंड से अधिक का ब्रेक नहीं ले सकते हैं, अन्यथा काउंटर शून्य पर रीसेट हो जाएगा - आपको ऐसी अल्पकालिक मेमोरी मिलती है। और पौधों की दीर्घकालिक स्मृति को देखना और भी आसान है: उदाहरण के लिए, 30 अप्रैल को एक वसंत ठंढ ने हमें मारा, और सचमुच रात भर अंजीर के पेड़ पर सभी फूल जम गए, और अगले वर्ष यह 1 मई तक नहीं खिल पाया। क्योंकि उसे याद था कि वह क्या था। पिछले 50 वर्षों में प्लांट फिजियोलॉजिस्ट द्वारा इसी तरह के कई अवलोकन किए गए हैं।

W: पादप स्मृति कहाँ संग्रहित होती है?

ए.वी: एक बार मैं कैनरी द्वीप समूह में एक सम्मेलन में मिला, लियोन चुआ, जिन्होंने एक समय में यादों के अस्तित्व की भविष्यवाणी की थी - पारित वर्तमान की स्मृति के साथ प्रतिरोध। हम एक बातचीत में शामिल हुए: चुआ को आयन चैनलों और पौधों के इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी के बारे में लगभग कुछ भी नहीं पता था, मैं - यादों के बारे में। नतीजतन, उन्होंने मुझे विवो में यादों की तलाश करने की कोशिश करने के लिए कहा, क्योंकि उनकी गणना के अनुसार, उन्हें स्मृति से जोड़ा जाना चाहिए, लेकिन अभी तक कोई भी उन्हें जीवित प्राणियों में नहीं मिला है। हमने यह सब किया: हमने दिखाया कि एलोवेरा, मिमोसा, और वही वीनस फ्लाईट्रैप के वोल्टेज पर निर्भर पोटेशियम चैनल स्वभाव से यादगार हैं, और निम्नलिखित कार्यों में, सेब, आलू, कद्दू के बीज, और विभिन्न में यादगार गुण पाए गए। फूल। यह बहुत संभव है कि पौधों की स्मृति इन संस्मरणों से ठीक-ठीक जुड़ी हो, लेकिन यह अभी तक निश्चित रूप से ज्ञात नहीं है।

डब्ल्यू: पौधे निर्णय लेना जानते हैं, स्मृति रखते हैं। अगला कदम सामाजिक संपर्क है। क्या पौधे आपस में संवाद कर सकते हैं?

ए.वी: तुम्हें पता है, अवतार में एक प्रसंग है जहाँ पेड़ एक दूसरे के साथ भूमिगत संवाद करते हैं। यह कोई कल्पना नहीं है, जैसा कि कोई सोच सकता है, बल्कि एक स्थापित तथ्य है। जब मैं यूएसएसआर में रहता था, हम अक्सर मशरूम लेने जाते थे और सभी जानते थे कि मशरूम को चाकू से सावधानी से काटना चाहिए ताकि मायसेलियम को नुकसान न पहुंचे। अब यह पता चला है कि मायसेलियम एक विद्युत केबल है जिसके माध्यम से पेड़ एक दूसरे के साथ और मशरूम के साथ संवाद कर सकते हैं। इसके अलावा, इस बात के बहुत सारे सबूत हैं कि पेड़ न केवल माइसेलियम के साथ विद्युत संकेतों का आदान-प्रदान करते हैं, बल्कि रासायनिक यौगिकों या यहां तक कि खतरनाक वायरस और बैक्टीरिया का भी आदान-प्रदान करते हैं।

डब्ल्यू: आप इस मिथक के बारे में क्या कह सकते हैं कि पौधे मानव भाषण को समझते हैं, और इसलिए आपको उनसे विनम्रता और शांति से बात करने की ज़रूरत है ताकि वे बेहतर विकसित हो सकें?

ए.वी: यह सिर्फ एक मिथक है और कुछ नहीं।

डब्ल्यू: क्या हम पौधों के लिए "दर्द", "विचार", "चेतना" शब्द लागू कर सकते हैं?

ए.वी: मुझे इस बारे में कुछ नहीं पता। ये पहले से ही दर्शनशास्त्र के प्रश्न हैं। पिछली गर्मियों में सेंट पीटर्सबर्ग में पौधों में संकेतों पर एक संगोष्ठी थी, और विभिन्न देशों के कई दार्शनिक एक साथ वहां आए थे, इसलिए अब इस विषय पर विचार किया जाने लगा है। लेकिन मुझे इस बारे में बात करने की आदत है कि मैं प्रयोगात्मक रूप से क्या परीक्षण या गणना कर सकता हूं।

सेंसर के रूप में पौधे

पौधे शाखित नेटवर्क का उपयोग करके अपने कार्यों का समन्वय करने में सक्षम हैं। इस प्रकार, अफ्रीकी सवाना में उगने वाला बबूल न केवल अपने पत्तों में एक जहरीला पदार्थ छोड़ता है जब जिराफ इसे खाना शुरू करते हैं, बल्कि एक वाष्पशील "अलार्म गैस" भी उत्सर्जित करते हैं जो आसपास के पौधों को संकट का संकेत भेजती है। नतीजतन, भोजन की तलाश में, जिराफों को निकटतम पेड़ों की ओर नहीं जाना पड़ता है, बल्कि उनसे औसतन 350 मीटर दूर जाना पड़ता है। आज वैज्ञानिक पर्यावरण निगरानी और अन्य कार्यों के लिए प्रकृति द्वारा डिबग किए गए जीवित सेंसर के ऐसे नेटवर्क का उपयोग करने का सपना देखते हैं।

डब्ल्यू: क्या आपने अपने संयंत्र इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी अनुसंधान को व्यवहार में लाने की कोशिश की है?

अलेक्जेंडर वोल्कोव: मेरे पास पौधों का उपयोग करके भूकंप की भविष्यवाणी और पंजीकरण करने के लिए पेटेंट हैं।भूकंप की पूर्व संध्या पर (दुनिया के विभिन्न हिस्सों में, समय अंतराल दो से सात दिनों तक भिन्न होता है), पृथ्वी की पपड़ी की गति विशिष्ट विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का कारण बनती है। एक समय में, जापानियों ने दो किलोमीटर ऊंचे लोहे के टुकड़े - विशाल एंटेना की मदद से उन्हें ठीक करने का प्रस्ताव रखा, लेकिन कोई भी ऐसे एंटेना का निर्माण नहीं कर सका, और यह आवश्यक नहीं है। पौधे विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के प्रति इतने संवेदनशील होते हैं कि वे किसी भी एंटीना से बेहतर भूकंप की भविष्यवाणी कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, हमने इन उद्देश्यों के लिए एलोवेरा का उपयोग किया - हमने सिल्वर क्लोराइड इलेक्ट्रोड को इसकी पत्तियों से जोड़ा, विद्युत गतिविधि को रिकॉर्ड किया और डेटा को संसाधित किया।

डब्ल्यू: बिल्कुल शानदार लगता है। यह प्रणाली अभी भी व्यवहार में क्यों नहीं लागू की जाती है?

ए.वी: यहाँ एक अप्रत्याशित समस्या थी। देखिए: मान लीजिए कि आप सैन फ्रांसिस्को के मेयर हैं और पता करें कि दो दिनों में भूकंप आएगा। तुम क्या करने वाले हो? अगर आप लोगों को इसके बारे में बताएं, तो दहशत और क्रश के परिणामस्वरूप भूकंप से भी ज्यादा लोगों की मौत हो सकती है या वे घायल हो सकते हैं। इस तरह के प्रतिबंधों के कारण, मैं खुले प्रेस में अपने काम के परिणामों पर सार्वजनिक रूप से चर्चा भी नहीं कर सकता। किसी भी मामले में, मुझे लगता है कि जल्दी या बाद में हमारे पास सेंसर संयंत्रों पर काम करने वाली विभिन्न प्रकार की निगरानी प्रणालियां होंगी। उदाहरण के लिए, हमारे एक काम में, हमने दिखाया है कि इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल संकेतों के विश्लेषण का उपयोग करके, कृषि पौधों के विभिन्न रोगों के तत्काल निदान के लिए एक प्रणाली बनाना संभव है।

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