בממלכת הצמחים

ציור: Frederic Edwin Church

כשצ'ארלס דרווין התייחס בספרו "כוח התנועה בצמחים" (1880) ליכולות החישה של עצים וצמחים, הכול עוד היה בסדר. לקוראים היה קל יחסית לקבל שצמח מרגיש מהיכן מגיע אור השמש ובתגובה הוא מצליח לצמוח ולפנות לאותו כיוון. אבל כמעט 90 שנה מאוחר יותר היה ספר אחר שטלטל את המחקר בתחום של חישת צמחים ולמעשה הפך את תחום המחקר הזה לכמעט פסאודו-מדעי, כך שמאז מדענים חששו לעסוק בו.

כשחרק נעמד על העלה ונוגע בשתיים משערות החישה שעליהן, העלה מתקפל במהרה על החרק והופך למלכודת מוות

"החיים הסודיים של הצמחים" (1973) מתאר את מחקרו של קלייב באקסטר, איש חקירות של ה-CIA שהתמחה ביישומי פוליגרף (מכונת אמת). בסדרת מחקרים שערך במעבדה הפרטית שלו, חיבר באקסטר צמחים למכשיר פוליגרף והגיע למסקנה המהפכנית, שלא רק שלצמחים יש רגשות, אלא שיש להם גם יכולת טלפתית. למשל, באקסטר סיפר שכאשר הוא רק חשב לשרוף את עליו של צמח הדרקונית שבמשרדו, ולפני שעשה דבר, מכשיר הפוליגרף שחובר לדרקונית הציג עקומות דומות מאוד לאלו שמשרטט המכשיר, כאשר אנשים הנמצאים במצב של לחץ וחרדה מחוברים אליו.

צ'ארלס דרווין. הרבה לחקור בשנותיו המאוחרות את מנגנוני התנועה והחישה של הצמחים | תמונה: Julia Margaret Cameron

הספר המהפכני עורר את סקרנותם של רבים ובמהרה היה לרב מכר. אבל, כשמדענים ניסו לשחזר את מגוון המחקרים של באקסטר הם פשוט לא הצליחו. התברר שכל המחקרים שעשה, לא נערכו תחת התנאים הקפדניים הנדרשים במחקרים מבוקרים מקובלים. מאז, עם דעת הקהל הרבה שעורר הספר, ועם הטענות הבלתי נתפסות שלו, מדענים נטו להתרחק מכל הקשור ליכולות התפישה של הצמחים.

קל לנו להבין שכלבים, למשל, מגיבים לסביבה, ובצורה רגשית מאוד. אפילו הדגים הקטנים ביותר חשים מתי הלהקה משנה כיוון ומגיבים לשינוי במהירות. בעלי חיים חייבים לפעמים לברוח מיד ממקומם, כך שקל לנו לקבל שהם נעזרים במוח ובמערכת עצבים המסוגלת להעביר את האותות החושיים ולעבד אותם במהירות. אבל צמחים? הם הרי צומחים כמעט באופן אוטומטי וממילא לא זזים לשום מקום – אין להם נוירונים, שלא לדבר על מוח. מדוע שהם יוכלו לחוש את הסביבה ולהגיב אליה במהירות?

תקשורת מורכבת

פרח החמנייה מכוון כל היום לכיוון השמש. בבוקר הוא פונה למזרח, ובמשך היום, לאורך "מסעה" של השמש ברקיע, בעזרת קולטני האור שלו, הוא יודע לזהות את הכיוון ממנו מגיע האור ועוקב אחריו בהתמדה. אין זה אומר שהצמח מצליח לראות כמונו, אבל הוא בהחלט מסוגל לחוש באור. בנוסף, מתברר שלרבים מהצמחים יש העדפה ברורה גם לגבי גוון הצבע – כחול חביב עליהם במיוחד. לאחר שבסוף המאה ה-19, חקר דרווין את נושא חישת האור אצל צמחים, ב-2011, לוקה ריזיני מאוניברסיטת פרייבורג שבגרמניה ועמיתיו גילו שבמובנים מסוימים הצמחים מסוגלים גם להתעלות עלינו – צמח ה"תורדנית הלבנה", למשל, מצויד בקולטני אור המאפשרים לו להבחין אפילו באור אולטרה-סגול.

"צמח "אל תגע בי" מקפל את העלה שלו למשך כחצי שעה, אם רק נוגעים בעלה או נושפים עליו | תמונה: Cyndy Sims Parr/Flickr

עם השנים התברר שהחישה של הצמחים לא מסתכמת רק ב"ראייה". קיימים מספר מינים הרגישים במיוחד למגע – המטפס "מימוזה ביישנית" הוא אחד מהם. המימוזה רגיש כל כך שגם קיבל את הכינוי "אל תיגע בי" – אם תיגע בעלה שלו, הוא מיד יתקפל וייסגר למשך כחצי שעה. גם הצמח הטורף דיונאה רגיש מאוד למגע. כשחרק אומלל נעמד על העלים שלו, ונוגע לפחות בשתיים משערות החישה שעליהן, עליו של העלה מתקפלים במהרה על החרק והופכים למלכודת מוות.

ומה לגבי ריח? למשל, ה"כשות", עשב טפיל, תלוי למדי בחוש הריח שלו כבר מגיל צעיר. כטפיל, הוא לא מצויד בשורשים, וגם לא מסוגל להפיק את המזון שלו בתהליכי הפוטוסינתזה. עם מעט המזון שמספק לו הזרע, כדאי לו להזדרז ולמצוא מארח בסביבה, כדי שיוכל לשאוב ממנו מים ורכיבים מזינים. הבחירה המועדפת על הכשות היא שיח עגבנייה, כי הוא מזין יחסית, אבל באין מוצא, העשב הצעיר יסתפק גם בצמח אחר. ב-2006, פרופ' קונסלו דה מורס מאוניברסיטת מדינת פנסילבניה שבארה"ב ועמיתיה גילו שהעשב הצעיר יודע לצמוח לכיוון שיח עגבנייה סמוך, והוא מזהה את מיקומה לפי הריח שלה – חומרים שהיא פולטת לאוויר. כשהחוקרים מיקמו ליד הכשות עשבי חיטה, ריח החומרים שפלטה החיטה לא מצא חן בעיני הטפיל – כך שהוא גדל דווקא הרחק ממנה.

הצמח הטורף דיונאה | תמונה: Fotolia

אבל המחקר לא נעצר כאן, וייתכן שלגבי השלב הבא שלו, יש אנשים שכבר יהיה להם קשה יותר לקבל – הריחות שהצמחים פולטים – אפילו משמשים אותם כסוג של שפה. ב-1983, כשג'ק שולץ ואיאן בולדווין פרסמו בכתב העת Science את הממצאים המהפכניים שלהם לגבי תקשורת בין צמחים, רבים התקשו לקבל את הרעיון ודחו אותו בביקורתיות. צמד החוקרים גילה שכשעלי צפצפה ועלי מייפל נטרפים על ידי חרקים, העץ הפגוע מתחיל לפלוט חומרים רעילים המרחיקים את הטורפים ולמעשה עוזרים לעץ להתגונן מתקיפות נוספות. החלק המפתיע בכל זה הוא שהעץ הפגוע הוא לא היחיד שנכנס למצב מגננה – גם שכניו. הם יודעים "להריח" את החומרים שפולט העץ הפגוע ולומדים מכך על הסכנה. כלומר, צמחים מסוגלים להזהיר זה את זה ברגעי משבר.

מאז שנות ה-90 ועד היום התבררו עוד ועוד דוגמאות לתקשורת דומה כזו בין צמחים. ב-2012, גילה פרופ' אריאל נובופלנסקי מהמחלקה לאקולוגיה מדברית באוניברסיטת בן-גוריון בנגב שהתקשורת הזו יכולה להגיע גם רחוק יותר משחשבנו. הוא גילה שצמח האפונה יודע להעביר את ההזהרות האלו בתגובת שרשרת לצמחים מרוחקים. במחקר שלו, התמקד פרופ' נובופלנסקי בסוג שונה מעט של הודעות – לא דיווחים על טורפים אלא התרעות על מצבי יובש ומליחות. הוא גילה שגם צמחים שלא ניזוקו ישירות מהמליחות, אלא רק קיבלו הזהרות כאלו משכניהם והתגוננו בהתאם, ידעו להפיץ את החדשות הלאה לצמחי אפונה סמוכים, באמצעות השורשים שלהם.

בראיון לאפוק טיימס בעקבות התגלית, תיאר פרופ' נובופלנסקי את תהליכי עיבוד המידע של הצמחים: "הצמחים קולטים נתונים, אוגרים אותם ומעבדים אותם. בלי מחשב, בלי מחשבון ובלי מוח, ובסופו של דבר מוציאים לפועל איזושהי פעולה. במקרים רבים יש גם הפרדה גדולה בזמן בין קליטת הנתונים לבין העיבוד שלהם, כלומר שמעורב כאן גם זיכרון כלשהו".

תורדנית לבנה – צמח קטן שחביב במיוחד על החוקרים | תמונה: Fotolia

פרופ' סוזן סימרד, מאוניברסיטת קולומביה הבריטית שבקנדה גילתה שהתקשורת בקרב עצי היער מורכבת וענפה ושבעצם כל היער מקושר ברשת תת קרקעית נסתרת. הרשת שהיא גילתה מבוססת על קורי פטריות שבאמצעותה עצי היער מקושרים. כיום הרשת מוכרת בכינוייה Wood-Wide-Web.

לראשונה, גילתה פרופ' סימרד עדויות לרשת הזו בעבודת הדוקטורט שלה, בסוף שנות ה-90, כשראתה כיצד עץ אשוח מבוגר מסוגל להעביר רכיבי מזון לשתיל צעיר של ארז שגדל בסמוך, אף על פי שלא היה מגע ישיר בין שורשי שני הצמחים, אלא רק דרך קורי הפטריות.

מאז, מחקרים רבים הדגימו את תפקידן המכריע של הפטריות בתיאום התקשורת ביער, למשל כשהתברר שבעזרתן העצים מפיצים התראות על סכנות מתקרבות. ב-2010, מיפוי של רשת קורי פטריות בחלקת יער חשף את הסדר שמאחורי הרשת הנסתרת הזו – התברר שהעצים המבוגרים ביותר הם גם אלו המקושרים ביותר לעצים שבסביבתם. פרופ' סימרד מכנה את העצים המקושרים "עצי אם" (Mother Trees) והיא טוענת שיש להם תפקיד מכריע בהתפתחות היער ובשרידותו – הם מזינים ומטפלים בשתילים הצעירים ומווסתים את תעבורת המידע בקרב כל עצי היער.

בבית הספר של הצמחים

ממצאים מ-15 השנים האחרונות לקחו את יכולות עיבוד הנתונים של הצמחים צעד נוסף קדימה – ה"תורדנית הלבנה" שכבר הזכרנו, צמח זעיר החביב על חוקרי מעבדה, מעוניינת לגדול גם בשעות הלילה, כשאין לה אנרגיה מאור השמש. לשם כך היא אוגרת עמילן בשעות היום, ובמהלך הלילה היא מפרקת אותו בהדרגה כדי להשיג את האנרגיה הדרושה לה. כבר בשנות ה-80 של המאה הקודמת ראו שהתורדנית מצליחה לנצל בלילה כ-95 אחוז מכמות העמילן שהכינה מראש, ושקצב פירוק העמילן אחיד למדי. כלומר, בתחילת הלילה היא "יודעת" מה מצב המאגרים שלה ובהתאם לכך קובעת את קצב הפירוק.

חזרתי אחרי שישה ימים כדי לראות
אם הם עדיין זוכרים והם זכרו. בניסוי הבא המתנתי חודש והם עדיין זכרו

ב-2005, ד"ר יאן לו מאוניברסיטת ויסקונסין שבארה"ב אתגר את התורדנית ובמפתיע, קיצר את היום שלה מ-16 שעות ל-8 בלבד. היא מיד האטה את קצב פירוק העמילן כך ששוב הצליחה לנצל אותו באופן רציף לאורך כל 16 שעות הלילה, ובשעת "הזריחה", נשארה כרגיל רק עם אחוזים בודדים מכמות העמילן. מחקרים מחמש השנים האחרונות כבר מציעים מהם המנגנונים המולקולריים המאפשרים לתורדנית לבצע את פעולת החילוק המתמטית הנדרשת כדי לקבוע את קצב הפירוק המדויק.

פרופ' מוניקה גגליאנו מאוניברסיטת מערב אוסטרליה, רצתה לבדוק משהו מהפכני אף יותר – האם ניתן ללמד את הצמחים התנהגויות חדשות. תנאי הכרחי ללמידה הוא היכולת לזכור. כדי לבדוק את נושא הזיכרון בחרה פרופ' גגליאנו בצמח שכבר הזכרנו – "אל תגע בי", אותו אחד שבדרך כלל מקפל את עליו למשך חצי שעה אם רק נוגעים בו או אם אפילו נושפים עליו. במחקר שפרסמה ב-2014 היא רצתה לבדוק אם גם כשתטריד אותו שוב ושוב, וברצף, עדיין הוא יטרח לסגור את העלים.

מתברר שהצמח הבין את העיקרון די מהר. בשלב הראשון העלים נפתחו מחדש תוך דקות ספורות, במקום להמתין חצי שעה, אבל לאחר הטרדות חוזרות ונשנות הוא כבר אפילו הפסיק לסגור אותם. "חזרתי אחרי שלושה ימים כדי לראות אם הם עדיין זוכרים. חשבתי לעצמי שאין סיכוי שיזכרו, אבל הם זכרו. אחרי שישה ימים – אותו דבר. בניסוי הבא המתנתי חודש. וכדי לעשות את זה מאתגר עבורם ממש, אפילו שיניתי את הסביבה ושיחקתי עם עוצמת האור שהיה עליהם. אבל, בכל זאת, גם אחרי חודש, כולם עדיין זכרו – הם למדו שאינם צריכים לטרוח", היא סיפרה בראיון לאפוק טיימס.

החלטות הרות גורל

אז איך בעצם הצמחים עושים את זה? איך הם מעבדים את הגירויים, מנתחים אותם ומגיבים להם? לנו יש מוח שמקבל החלטות ובעזרת מערכת העצבים המרכזית מעביר את ההוראות שלו להיכן שצריך. אבל, איך כל זה עובד אצל צמחים? כששאלתי את פרופ' גגליאנו את השאלה הזו, לא הייתה לה תשובה ברורה. "אנחנו עדיין לא יודעים מהם המנגנונים המאפשרים את הדברים האלו. ייתכן שמדובר באותות חשמליים, או אולי באותות כימיים, אבל בינתיים אלו כולן ספקולציות".

פרופ' ג'ורג' באסל מאוניברסיטת בירמינגהם שבבריטניה הוא אחד מהחוקרים המנסים לענות על השאלות האלו. ביוני השנה הוא פרסם מחקר שמציע פתרון לסוגיה, לפחות לגבי היבט מסוים שלה – כיצד הזרע יודע שהגיע הרגע הנכון לנבוט. "הזרע הוא בעצם הדרך היחידה של הצמח לנוע. הוא יכול לנוע במרחב, ממקום אחד לאחר, אבל הוא גם סוג של 'נוסע בזמן' כשהוא יכול לדחות לזמן ממושך את הנביטה", הסביר פרופ' באסל בראיון לאפוק טיימס את חשיבותה המכרעת של ההחלטה הזו.

חוקר מערכת העצבים גרג גייג' מסביר בהרצאת טד את הפעילות החשמלית הנמרצת המתגלה אצל צמחים בתגובה לגירויים | תמונה: Ryan Lash/TED Conference/Flickr

את המחקר שלהם ערכו באסל ועמיתיו על זרעי התורדנית הלבנה כמובן. הם גילו שמנגנון קבלת ההחלטות של הזרע מתבסס על הורמונים והוא שוכן בקצה השורש העוברי. "כיוון שעומד לרשות הזרע מידע רב ומורכב, הדרך שלו לפשט את המידע היא להשתמש בהורמונים בתור מערכת תקשורת פנימית". הורמון אחד שמצאו החוקרים נקרא GA והוא מעודד את תחילת הנביטה. ההורמון השני, ABA, דווקא גורם לזרע להמשיך להיות רדום. בדרך כלל ריכוז ה-ABA גבוה יותר כך שהזרע נשאר בתרדמתו, אך ככל שהתנאים בסביבה משתפרים, ריכוז ה-GA עולה בהדרגה. כשהוא עובר סף מסוים, מרכז קבלת ההחלטות שבקצה השורש יוזם את תחילת הנביטה.

פרופ' באסל יודע לספר גם על החלטות נוספות המבוססות על הורמונים, כמו מועד תחילת הפריחה וההחלטה של השורש לאיזה כיוון להמשיך את צמיחתו באדמה.

הרצאת טד של חוקר מערכת העצבים, גרג גייג', מאפריל השנה, מדגימה מנגנון אפשרי נוסף שמעורב בתהליכי החישה והתנועה של הצמח. בהרצאתו, גייג' מחבר את הצמח "אל תיגע בי" למכשיר אק"ג. קל לראות בסרטון כיצד מגע בעלה של הצמח מקפיץ את רמת הפעילות החשמלית בגבעול, והיא חוזרת לעוצמתה השגרתית רק לאחר שהצמח משלים את סגירת העלה.

אז כיצד נוכל לתאר את המנגנונים המאפשרים את היכולות האלו של הצמחים? בשנים האחרונות החלו לעלות מונחים כמו "קוגניציה של צמחים", אך פרופ' באסל מסתייג ממונח זה, כי לדבריו מונחים אלו מטעים כשהם מציעים שלצמחים יש תודעה מסוימת. הצמחים, לדבריו, אינם מסוגלים לחשוב אלא רק "לעבד נתונים" כך שהוא מעדיף לדמות את הצמח למעין מחשב.

פרופ' גגליאנו מציעה לנו להסתכל קצת אחרת על התהליכים הלכאורה קוגניטיביים שמדגימים מגוון יצורים מסביבנו, ובכללם הצמחים. "אנחנו תמיד מדברים על קוגניציה במונחים של נוירונים – מערכת העצבים והקשר בין הנוירונים במוח. אבל הצמחים מסוגלים לעשות את כל הדברים האלו בלי נוירונים. אולי ברמה הבסיסית משמעות הדבר הוא שנוירונים ומוח הם רק מקרה פרטי. אולי אפשר לעשות דברים כאלו גם בלי נוירונים, ואם נמשיך להתמקד בנוירונים נסתכל רק דרך חלון קטן בסיפור הזה".