Хищные растения — безжалостные убийцы и жертвы тяжелых жизненных обстоятельств

В сообщения о хищных растениях Карл Линней не верил, считая их либо легендами, либо наглыми мистификациями. А ведь он был крупнейшим естествоиспытателем своего времени и создал первую стройную биологическую классификацию, распределив животных и растения на великом «древе жизни». Тем не менее существование плотоядных цветов не укладывалось в представления ученого ни о растениях, ни о жизни. Да и мистификаций вокруг них действительно было предостаточно.

Широко разошелся опубликованный в 1874 году рассказ о мадагаскарском племени, которое приносило жертвы дереву-каннибалу. С газетных страниц он перекочевал в издания, претендовавшие на полную серьезность, так что впоследствии этот миф пришлось разоблачать настоящим ученым.

Проверялись и леденящие истории о дереве ятевео (якобы последнее, что слышат его жертвы, — слабый шипящий звук, напоминающий испанское ya te veo, «уж (я) тебя вижу»). Разумеется, безрезультатно. Настоящие хищные растения распространены довольно широко, но нигде не достигают величины, при которой они были бы опасны для существ хотя бы среднего размера.

И все же само существование плотоядной флоры кажется оксюмороном, сочетанием несочетаемых свойств. Это создает особенный ореол, таинственный и слегка пугающий. Недаром вымышленным хищным (и даже шагающим) деревьям-триффидам посвящена целая серия фильмов ужасов.

Под микроскопом видны не только чувствительные волоски венериной мухоловки, но и группы железистых клеток

Интриговало это противоречие и Чарлза Дарвина. Великий биолог лично исследовал реакции болотной росянки и показал, что ее чувствительные волоски откликаются на прикосновение, захватывая добычу. Прежде эти растения вызывали интерес в основном своей способностью сохранять сверкающие капли «росы» под ярким солнцем.

Однако Дарвин продемонстрировал хищный характер росянки и оценил ее экологическую роль: «Так как это растение весьма распространено в некоторых местностях, то число насекомых, ежегодно убиваемых таким способом, должно быть громадно».

Белковая пища
Сегодня известно около 600 видов растений, которые дополняют свой стандартный рацион: солнце, воздух (углекислый газ) и вода — продуктами животного происхождения. Жертвами их становятся насекомые, мелкие земноводные, ящерицы и даже грызуны. Совсем недавно канадские ботаники выяснили, что саррацении, широко распространенные в болотах умеренного пояса и популярные в качестве комнатных растений, массово уничтожают молодых саламандр.

Впрочем, соблюдая «белковую диету», можно обойтись и без убийства. Некоторые плотоядные непентесы используют нектар, чтобы привлекать грызунов или рукокрылых. Животные лакомятся им, усаживаясь на растение, и тут же опорожняются в кувшины листьев, наполняя их пометом, богатым азотистыми веществами. Зрелище не аппетитное, но ведь не от хорошей жизни обращаются растения к подобной пище. В условиях, когда влаги и света достаточно, но критически не хватает минералов, можно пожертвовать частью фотосинтезирующих «мощностей», направив ресурсы на развитие орудий охоты.

Чаще других с этим сталкиваются жители кислых почв, прежде всего болот, крайне бедных доступными формами азота и фосфора. Но знакома она и растениям, которые прикрепляются к кронам деревьев и не достигают земли сами. Им остается выбирать из двух зол: либо паразитировать, добывая недостающие вещества из тканей хозяина, либо охотиться. Занятие это не обязательно требует большой подвижности. Достаточно подготовить надежную ловушку, и у жертвы почти не останется шансов на выживание.

Ловушка и капкан
Плотоядные представители встречаются во множестве групп цветковых, как двудольных, так и однодольных. Они развивались независимо друг от друга и используют ловушки разных типов, проявляя в этом незаурядную, порой страшноватую фантазию.

Генлисея погружает в почву тонкие полые отростки, создавая смертельный лабиринт для инфузорий, в котором движение назад блокируют направленные внутрь волоски. Растущие в воде пузырчатки применяют вакуумные капканы — пузырьки, из которых заранее откачан воздух. Как только проплывающая мимо жертва заденет чувствительный волосок, ближайший пузырек расправится и засосет ее вместе с жидкостью.

Работу чувствительных волосков описал еще Дарвин, экспериментировавший с венериной мухоловкой. Ученый подсчитал, что ловушка растения захлопывается, если потревожить хотя бы два из них или один, но несколько раз, и понял, что такой механизм защищает ее от случайного срабатывания.

Сегодня установлено, что «замыкающей пружиной» выступают клетки, расположенные в основании капкана. Получив сигнал, они тут же набирают воду, надуваются и захлопывают ловушку, словно мощный гидравлический привод.

Слева: Ловушки североамериканских желтых саррацений могут достигать метровой длины Справа: Житель каменистых почв Пиренейского полуострова росолист за день успевает поймать и переварить десятки насекомых

Впрочем, даже в этом случае створки поначалу остаются закрыты неплотно, позволяя слишком мелким насекомым выбраться наружу, а растению — не расходовать ресурсы на их переваривание. Только если добыча не сможет ускользнуть через оставленный просвет, капкан сомкнется уже намертво.

В желудке
Самые крупные из плотоядных растений, такие как непентесы или австралийские гигантские библисы, обходятся без сложных приспособлений, образуя ловушки пассивного типа, которые заканчиваются кувшинообразным «желудком».

Привлеченная жертва ползет по скользкому горлышку все глубже, пока не упадет прямо в вязкую жидкость, откуда ей уже не выбраться. Это позволяет время от времени получать действительно крупную добычу. При этом «грязную» работу по перевариванию растение может доверить подельникам — живущим тут же микроорганизмам или насекомым, — всасывая уже готовые питательные вещества.

На Борнео лягушка чувствует себя в безопасности, забравшись в кувшин плотоядного непентеса

Впрочем, многие растения-хищники и сами активно выделяют пищеварительные ферменты. Живущие в болотах саррацении заливают жертву сложным коктейлем из протеаз и других белков, и, по крайней мере, один из их видов добавляет дополнительный «секретный ингредиент», кониин.

Этот алкалоид содержится в плодах болиголова, так что его нервно-паралитическое действие хорошо известно. Применяют кониин и росянки, сложные выделения которых способны одновременно склеивать, парализовывать и переваривать добычу.

Подобно ловушкам разных типов и форм участвующие в переваривании молекулы у растений разных групп эволюционировали независимо. Все необходимые белки имелись у них еще до развития плотоядности и использовались, например, в качестве средства защиты от насекомых.

Однако по мере эволюции хищничества изменился уровень синтеза этих ферментов, появились мутации, которые сделали их более стабильными вне клетки, более эффективными в переваривании животных тканей, включая хитин панциря насекомых.

Ничего не подозревающая муха устроилась на краю смертельной ловушки пурпурной саррацении

В 2017 году биологи обнаружили, что набор этих белков и даже конкретных мутаций демонстрирует близость у эволюционно далеких друг от друга хищных растений. Так проявляется конвергенция, сходство между организмами не связанных групп, возникшее под давлением одинаковых условий (например, форма конечностей у дельфинов сделалась похожей на плавники рыб). Но, по-видимому, у предков плотоядных растений не было большого выбора.

Растения миллиарды лет совершенствовали определенный, фотосинтетический тип питания, и только исключительно суровые условия жизни заставили некоторых из них переориентироваться на «мясную» пищу. Это был отчаянный шаг, и чтобы его сделать, имелось не так много подходящих ресурсов: чувствительные волоски, запускающие выделение защитных веществ; плотные листья, готовые превратиться в ловушки; точный контроль над давлением воды в клетках. Зато уж этим небольшим набором растения воспользовались с убийственной эффективностью.