A XIX. században egy maroknyi tudóst furcsa rögeszme kerített hatalmába: azt gondolták, hogy az elektromosságot fel lehet használni arra, hogy növények hatékonyabban növekedjenek általa. De vajon csak találgattak, vagy rájöttek valamire?
Jó eséllyel mindenkinek ismerősen cseng Frankenstein szörnye. De vajon hallott-e már Frankenstein kertjéről? Abban az időben, az a tudós, aki Mary Shelley Frankenstein című regényét ihlette (aki azon dolgozott, hogy élő állatokat és halott foglyokat elektromos árammal sokkoljon) nem számított „csodabogárnak”. Akkoriban ugyanis a legtöbb kortársa ugyanezt tette – csak épp évelő növényekkel és gyökérzöldségekkel. Ahogyan ezek a XVIII. századi elektromos stimulációs kísérletek az emberi testet kívánták erősebbé tenni (a bénulástól és a depressziótól a hasmenésen át a nemi betegségekig terjedő betegségektől megszabadítva az alanyt), úgy a növényi élet jobbá tételét is ezen módszereken keresztül vizsgálták. A villamos energiával „besugárzott” kerteken végzett kísérletek állítólag számos előnnyel jártak: meseszép virágok és finomabb gyümölcsök születtek így. Ennek ellenére ez a kísérletezés hamvaiban hunyt ki, akárcsak a kor legdivatosabb kúrája, a gyógyászati célú (ám annál több kárt okozó) elektrosokk, így a XIX. század végére a tudomány nagyjából mindkét módszert elengedte – legalábbis, egy időre.
Több mint egy évszázaddal később a korszerűbb műszereknek és az új tapasztalatoknak köszönhetően az elektromos áram biológiai hatásainak tanulmányozása új lendületet vett. A korai, még megalapozatlan állatkísérletek az elmúlt 200 év során valódi megértéshez vezettek – és ígéretes elektrogyógyászati módszereket eredményeztek. Ehhez hasonlóan a régi növénytani kísérleteket is feltárják, hogy lássák, milyen eredményeket érhetnek el a modern korban, hiszen meglehet, hogy ezek a régi, mégis a ma embere számára újnak számító ismeretek még a 21. századi kertekben is előrelépést eredményezhetnek.
Az első olyan beszámolók, amelyek arról szólnak, hogy az áramütés drámai hatással lehet a növényekre, nem emberi beavatkozásnak, hanem magából a természetnek köszönhetők. Az ősi Japánban például úgy tartották, hogy a villámcsapások után a gombák őrült módon elszaporodnak. És bár ez a megfigyelés „népi megfigyeléssé vált”, mindezt nem lehetett kísérleti úton alátámasztani, hiszen a villámot nem lehetett igény szerint segítségül hívni. Legalábbis addig, amíg az 1740-es években az akkori technológia lehetővé nem tette a tudósok számára, hogy első ízben „elektromos áramot” állítsanak elő, és kedvük szerint kísérletezzenek vele.
Az elektromosság kertészeti segédeszközként való felhasználása gyorsan forró témává vált. Pierre Bertholon de Saint-Lazare – a francia fizikus és filozófus, aki széles körben kísérletezett az elektromosság még mindig kevéssé értett rejtelmeivel – kortársai számos növénykísérletét összegyűjtötte a „Az elektromosság végső hatása” (De L’électricité des Végétaux) című gyűjteményben.
A káprázatos virágzási hullámok melléktermékeként a virágok állítólag sokkal korábban nyíltak a villamos áram segítségével; a gyümölcsök elektromos stimulációja pedig felgyorsította az érettségi időt, erősebbé tette az illatukat és finomabbá az ízüket. Bertholon azonban elsősorban az általa feltalált új készülékre összpontosított: ahelyett, hogy egyes gyümölcsöket és zöldségeket egyenként árammal stimulált volna, a hatalmas szerkezetével képes volt akár egy egész kertrészletet is árammal stimulálni. A készülék ugyanis magát a termő növényeket tápláló talajt és levegőt is elektromossággal töltötte fel – mintha egyfajta univerzális elektromos „trágya” lett volna.
Növényi elektrométer
A Bertholon által felállított, magasra emelt oszlop- és kábelrendszer összegyűjtötte a légköri áramot, levezette azt, és szétosztotta a növényei között. Elmondása szerint ez a villámlás serkentő hatását utánozta. Csakhogy jobban végezte a dolgát, mint a természetes villám, mivel kis mennyiségben, folyamatosan adagolta az elektromosságot, ahelyett, hogy egyetlen, kártékony csapással juttatta volna ki. A növényi elektrométer (egy elektromos műszer az elektromos töltés vagy az elektromos potenciálkülönbség mérésére – a szerk.) fokozta az íve alatt álló növények növekedését, felgyorsítva „a csírázást, a levelek, virágok, gyümölcsök növekedését és termését, valamint azok szaporodását.
Bertholon más formában is előszeretettel használta az elektromosságot: a beszámolók szerint a rovarok és más kártevők elűzéséhez egy kezdetleges szerszámot használt, hogy a fertőzött fákat árammal „megrázza”. Kortársai sok más érdekes felhasználási módot is találtak az elektromosságra a kertjeikben – az egyikük azt tervezte, hogy a növényeit egy speciális vízzel öntözi, amelyről meglehetősen kétes módon azt állította, hogy „elektromos nedvekkel van átitatva”, hogy ezzel helyettesítse a hagyományos trágyázási módszereket. A módszere nem mindenkit győzött meg. A dolgok rosszra fordultak, miután Jan Ingenhousz, a fotoszintézist felfedező holland–brit fiziológus (aki saját kertjében is használt egy növények stimulálására készített elektromos készüléket) rövid időn belül elsorvasztotta az összes növényét. A tudós emiatt arra a következtetésre jutott, hogy Bertholon elektromos trágyája, nos, egy rakás „gané” volt.
Az elektromos stimulációval történő termesztés iránti érdeklődés alábbhagyott. Néhány tudós úriember továbbra is folytatta kisebb kísérleteit: az 1830-as években az egyikük azt állította, hogy vizsgálatai bebizonyították, hogy a növények kiváló vezetőképességgel rendelkeznek, ami arra utalt, hogy az elektromos impulzusok a biológiai működésük egyik alapvető eleme. De sem a tudomány, sem az eszközök nem voltak elég fejlettek ahhoz, hogy az állítását alátámasszák. Ezt követően, néhány hiánypótló projektet leszámítva, az elektromos árammal „felturbózott” növénytermesztés gondolata gyorsan kiesett az elektrokultúra kegyeiből.
Nem kerülhetjük el a kérdést: (írta két kritikus egy 1918-as, az események bukására visszatekintő, keserű hangvételű írásában) hogyan lehetséges, hogy miközben az elektromosság tanulmányozása és számos ipari alkalmazása óriási jelentőségűvé fejlődött, az elektrokultúra eközben másfél évszázadon át gyakorlatilag mozdulatlan maradt. A válasz valószínűleg az élő növények tudományos kutatásának stagnálásában rejlik.
Valójában az elektrokultúra (az eljárás, amely úgy próbálja felturbózni a növények terméshozamát, hogy elektromossággal veszi körül őket – a szerk.) fejlesztéséhez először meg kellett volna érteniük, hogyan működik ez a tudományág, ám ahhoz, hogy ezt megértsék, fel kellett volna tárniuk a növények biológiájának elektromos dimenzióit. Szerencsére, mire a duó hangot adott panaszának, épp egy ilyen jellegű törekvés első vékonyka csírái bújtak ki a tudomány fagyos hópaplanja alól. A növények és az elektromosság iránti tudományos érdeklődést nem más, mint Charles Darwin élesztette újjá.
Darwin húsevő zöldségei
Már nagyapja is meg volt győződve arról, hogy az elektromosság gyorsíthatja a növények növekedését – Charles Darwin állítása azonban szilárdabb tudományos alapokon nyugodott. Úgy vélte, hogy az elektromosság a növényi fiziológiának egy alapvető aspektusa, ugyanúgy, ahogy a XIX. századi ideggyógyászok kezdték kimutatni, hogy az elektromos impulzusok az emberi idegrendszer alapvető elemei, amelyek lehetővé teszik számunkra a gondolkodást, az érzést és a mozgást.
Darwin megszállottsága kicsiben indult, egyetlen húsevő növénnyel, a Drosera nemzetséggel, más néven a harmatfűvel. Alig egy évvel A fajok eredetéről című könyvének megjelenése után már csak erre tudott gondolni.
Jelen pillanatban jobban érdekel a Drosera, mint a világ összes fajának eredete
– írta 1860-ban. Nem csoda. A Drosera mindent megtett, amit a növényeknek nem szabad – húst evett, és vadászott. Hosszú, ragacsos csápjaival (tentákulumaival) ragasztószerű váladékkal fogta be a legyeket, majd kérlelhetetlenül köréje tekeredett a szerencsétlen prédának, amíg azt be nem burkolta, mint egy szörnyű svájci roládot.
Hogy történhetett ez? A „húsevő zöldség” egy oximoron volt! De a Drosera nem volt egyedülálló. A Dionaea muscipula (Vénusz légycsapójaként ismerik) még gyorsabban vadászott – ahogy Darwin csodálattal jellemezte, „a levelei úgy kapják el a rovarokat, mint egy acéltalpú patkánycsapda”. Reflexeik állatiasnak tűntek. Egy barátja, aki fiziológus és botanikus volt, és akinek a szakterülete a növény- és az állatvilágot is átfogta, azt javasolta, hogy vizsgálják meg ezeket a furcsa növényeket ugyanolyan ” idegi” változások szempontjából, mint amilyeneket a fiziológusok nemrégiben az állati izmokat megelevenítő izmokat azonosítottak. Meg is találták őket. A közzétett eredmények azt mutatták, hogy amikor a légycsapó becsukódott, azt olyan aktivitás kísérte, amely szörnyen hasonlított az állatok testében létrejövő elektromos impulzusokhoz. Ezek a jelek nem voltak egyediek az állatvilágban. Elképzeléseiket azonban a növényfiziológiával foglalkozó szakemberek túlnyomó többséggel elutasították. Meg lehet érteni, hogy miért: a húsevő növények gyorsan mozogtak és vadásznak, akárcsak az állatok – így számukra az idegi impulzusoknak volt különösebb értelme. Más növények azonban nem mozogtak, és nem is vadásztak. Csak ültek és „ettek” (vagyis magukba szívták a napfényt és a tápanyagokat). Látszólag semmi értelme nem volt annak, hogy a húsevők – vagyis ezeknek a rendszertanilag rendhagyó egyedeknek – egyedi tulajdonságait kivetítsék a növényvilág többi részére.
Néhány évtizeddel később egy Jagadish Chandra Bose nevű indiai mérnök és polihisztor újragondolta Darwin felvetését. Különösképpen a Mimosa pudica (Szemérmes mimóza), egy kis páfrányszerű évelő növényre volt kíváncsi. Ez a növény nem eszik húst, de mozog. Ha megijed, összehajtogatja kis páfrányszerű leveleit – ez a figyelemre méltó mozdulat az évek során számos becenevet szerzett neki, többek között az „érzékeny növény” és a „ne érints meg” beceneveket. Bose úgy vélte, hogy ezeket a gyors mozdulatokat szintén állati jellegű „idegi mechanizmusnak” kell alátámasztania.
Az elektrométer valóban kimutatta a keresett akciópotenciálokat, amelyek közvetlenül azelőtt szöktek fel, hogy a kis növény összehajtogatta volna a leveleit, ahogyan a Vénusz légycsapda csukódási reakcióját megelőzően is találtak ilyeneket. Bose kíváncsisága fellángolt: vajon milyen más növényeknek vannak elektromos jelzései? 1901-ben erős elektromos jeleket észlelt egy seregnyi olyan „átlagos” növényben, amelyek sem nem mozogtak, sem nem táplálkoztak (az előzőekhez hasonló módon), beleértve a rebarbarát és a tormát is. A következő évtizedekben e megállapításokat kiterjesztette a hagymára, a fákra és a növényvilág nagyjából minden olyan tagjára, amelyet valaki meg akart vizsgálni.
Növényi elektromosság
Mindez a XX. század végéig lényegében tisztázatlan maradt, amikor az ideggyógyászati műszerekkel kimutatták, hogy a növényi sejtek az állati sejtekhez hasonlóan elektromos töltéseket használnak belső kommunikációjuk irányítására. Minden élő sejt külső burkolatán olyan pórusok vannak, amelyek biztosítják, hogy a különböző ionok a membrán különböző részein maradjanak. Az emlősök sejtjei a káliumionokat belül, a nátriumionokat pedig kívül tartják. Ezen egyensúlytalanságok következtében a sejt belseje apró negatív töltést hordoz. Az idegrendszer ezeket a kis elemeket használja arra, hogy az agyba és az agyból minden üzenetet elküldjön arról, hogy mit érez és mit csinál a test.
A növényi sejteknek is van belső feszültségük, és ők ezeket ugyanarra a célra használják: a környezetükről szóló információk közlésére. Az 1990-es évek végén végzett kutatások kimutatták, hogy a növények különböző ingerekre, többek között fényre, hőmérsékletre, érintésre és sérülésre elektromos választ adnak. Ez egybevágott a növények vegyi kommunikációjával kapcsolatos felismerésekkel, amelyek szerint a növények képesek veszélyt érzékelni, más növényekkel kommunikálni és az állatokat segítségért hívni. A kukorica például képes darazsakat hívni, hogy megtámadják a kukoricát megtámadó hernyókat. Ezekben az évtizedekben a korábban csak az idegkutatással összefüggésbe hozható koncepciók egyre inkább beszivárogtak a növényi fiziológia területére.
Ezek a felfedezések újraindították a növényi intelligenciáról szóló, évtizedek óta tartó beszélgetést, amelyet a növényi biofiziológia egyes köreiben irreleváns vadhajtásnak tartottak. Intelligensek-e a növények? Ha igen, mit mondana ez az „intelligencia” fogalmának meghatározásáról? A vita tovább folytatódik, de nem ez az egyetlen módja annak, hogy a növények elektromos jelzéseiről gondolkodni lehessen.
Néhány botanikus nem zárkózik el attól az elképzeléstől sem, hogy a növények komplex jelzéseket használnak az egymással és a természettel való kommunikációra. Csakhogy ezek nem olyanok, mint a miénk. Az állatok esetében az elektronikus kommunikáció a következőképpen működik: az idegsejtek előszeretettel tartják a káliumot belül, a nátriumot pedig kívül, és az ezen ionok szétválasztása által létrehozott elektromos eltérések képezik az idegsejtek azon képességének alapját, hogy akciópotenciált küldjenek. A nátrium azonban nem játszik szerepet a növények akciópotenciáljaiban, mivel a növények számára mérgező a nátrium. Szervezetükben a kálium és a nátrium szerepkörét a kálium, a klorid és a kalcium tölti be. Az így létrejövő elektromos jelek közelebbről megvizsgálva másképp néznek ki. Egyrészt erősebbek. Másrészt valamivel változatosabb a repertoárjuk. A növények a szokásos akciópotenciálon kívül két további jelet – a „variációs potenciált” és a „rendszerpotenciált” – is igénybe veszik.
Ezek a jelek különböző rendszereket hangolnak össze. Az akciópotenciál alapvetően úgy viselkedik, mint az állatoknál: gyorsan és nagy távolságokon keresztül kommunikál olyan érdekes ingerekről, mint például, ha valaki megérinti, vagy ha érezhető a hőmérséklet változása. A variációs potenciál (ahogy a neve is mutatja) sokkal változékonyabb; vágás, égés és másfajta sérülések váltják ki, és a jel nagysága a sérülés súlyosságától függ. A felületi potenciál lassú és lokális, és valószínűleg a tápanyagellátottsági-állapottal függ össze.
A növények azonban nem csak arra használják ezeket a jeleket, hogy önmagukkal beszéljenek belső állapotukról: lehet, hogy egymással is beszélgetnek. Egyesek úgy vélik, hogy ezek a jelek a talajban mindenütt jelenlévő gombafonalak hálózatán keresztül terjednek, és úgy tűnik, hogy áramkörökként működnek.
Ez új távlatokat vet fel. Vajon mi magunk is lehallgathatnánk a növényeket, és dekódolhatnánk ezeket az elektromos jeleket? Attól kezdve, hogy tudjuk, hogy a növények kényelmesen helyezkednek-e el – túl meleg vagy túl hideg van-e? Több tápanyagra van-e szükségük a talajból? Vagy korai figyelmeztetést adhatnának nekünk arról, hogy kórokozók támadják meg őket?
Ez izgalmas perspektívát vetít elénk – lehet, hogy hamarosan megtudjuk, mit „gondolnak” a zöldségeink.
