Стефано Манкузо (род. 9 мая 1965, Катандзаро, Италия) — итальянский , проявивший себя сразу в нескольких научных областях, писатель, популяризатор науки, эссеист и профессор. Стефано преподаёт общую арбористику и выращивание деревьев в своей альма-матер Флорентийском университете на кафедре Сельскохозяйственных, пищевых, экологических и лесных наук и технологий. Является членом Accademia dei Georgofili, одним из основателей Общества по контролю за поведением растений (фр. Société internationale pour le signalement et le comportement des plantes) и Международной лаборатории нейробиологии растений (англ. International Laboratory of Plant Neurobiology).
Биография Сам Манкузо утверждает, что сильный интерес к изучению растений появился у него уже в зрелом возрасте во время обучения в университетеFrance Culture (2019) Stefano Mancuso : «Les plantes sont les vrais moteurs de la vie sur terre» , Les matins du Samedi.
С 2001 года Манкузо является профессором Флорентийского университета, а в 2005 году основал Международную лабораторию нейробиологии растений, предназначенную для исследований физиологии, поведения, молекулярной биологии, интеллекта и других областей применительно к растениям.
В 2010 году Манкузо читает в Оксфорде лекцию про движение корней в почве, о том, как они ищут воду, питательные вещества и захватывают новые пространстваFrederic Mouchon (2018), article intitule Stefano Mancuso, l’homme qui murmure a l’oreille des plantes , Le Parisien, le 08 avril 2018.
В 2012 году в проекте (англ. Plantoid) Стефано принял участие в создании т. н. био-вдохновлённого (итал. bio-ispirato) робота, который имитировал некоторые природные свойства корней, и мог бы, к примеру, исследовать местность, которая трудно доступна или загрязнена в результате ядерной аварии или применения бактериологического оружия.
В 2013 году Манкузо опубликовал книгу «Интеллект растений» (итал. L’intelligenza delle piante), написанную в соавторстве с Алессандрой Виолой.
В 2014 году в Университете Флоренции он создал стартап, специализирующийся на биомиметике растений и автономную плавучую теплицу, которую в 2016 году предложили для массового производства чилийскому правительству.
Научные исследования
Вдохновители и предшественники Стефано Манкузо был вдохновлен исследованиями Джорджа Вашингтона Карвера, Эфраима Уэльса Булла и Чарльза Харрисона Блэкли, а также таких известных натуралистов, как Чарльз Дарвин и Грегор Иоганн Мендель.
Нейробиология растений входит в область ботаники, а также исследования памяти (в том числе трансгенерации обученияMolinier J., Ries G., Zipfel C., Hohn B. (2006) Transgeneration memory of stress in plants. Nature Research Journal 422:1046-1049, включая эпигенетическое обучениеGinsburg S., Jablonka E. (2009) Epigenetic learning in non-neural organisms. Journal of Biosciences 34:633-646), опыта (например, мимоза стыдливая, которая реагирует на прикосновения складыванием своих листьев)Gagliano M., Renton M., Depczynski M. & Mancuso S. (2014) Experience teaches plants to learn faster and forget slower in environments where it matters . Oecologia, 175(1), 63-72.Applewhite PB (1972) Behavioral plasticity in the sensitive plant, Mimosa. Behav Biol 7:47-53Cahill J. Jr, Bao T., Maloney M., Kolenosky C. (2013) Mechanical leaf damage causes localized, but not systematic, changes in leaf movement behaviour of the sensitive plant, Mimosa pudica. Botany 91:43-47, общения и социальной жизни растений.
По словам Стефано Манкузо, с начала 90-х годов учёные начали признавать, что растения обладают не только способностью к общению между собой, но и собственной формой интеллектаTrewavas A. (2003) Aspects of plant intelligence. Annals of Botany 92:1-20Trewavas A. Plant intelligence. Naturwissenschaften 2005a;92:401-13.Trewavas A. Green plants as intelligent organisms. Trends Plant Sci 2005 ;10:413-9.Trewavas A. Response to Alpi et al.: Plant neurobiology — all metaphors have value. Trends Plant Sci 2007; 12:231.
Корневая система растений Стефано Манкузо изучал способности растений и их корневой системы (в частности вершин корней, которые очень чувствительны к различным типам стимуловBaluska, F., Mancuso, S., Volkmann, D., & Barlow, P. W. (2010). [Root apex transition zone: a signalling-response nexus in the root]. Trends in plant science, 15(7), 402—408., таких как: давление, температура, определённые звуки, влажность и поражения).Baluska, F., & Mancuso, S. (2013). Root apex transition zone as oscillatory zone . Frontiers in Plant Science, 4, 354. Также Манкузо были интересно изучать, каким способом корни используют почву для крепления растений, доступа к воде и к питательным веществам, симбиоза с другими видами и связи с другими растениями. Согласно статье, опубликованной в 2004 году группой ботаников (в которую входил и Манкузо), области верхушек корней взаимодействуют между собой, образуя структуру, функции которой во многом аналогичны функциям мозга животныхBaluska, F., Mancuso, S., Volkmann, D., & Barlow, P. (2004) Root apices as plant command centres: the unique ‘brain-like’status of the root apex transition zone . Biologia, 59(Suppl 13), 7-19..
Восприятие растений Согласно логике Манкузо, в процессе эволюции растениям приходилось вырабатывать решения проблем, с которыми сталкиваются организмы, ведущие прикреплённый образ жизни. Хотя у растений нет ни нервов, ни головного мозга, у них есть социальная жизнь и, следовательно, аналоги органов чувств (ключи к пониманию которых можно найти в некоторых клетках (гаметы и бактерии), кораллах, губках и в, казалось бы, очень примитивных организмах, таких как пластинчатые, которые не имеют ничего, что даже отдалённо напоминает мозг, но при этом демонстрируют поведение, присущее обладателям такового), хотя и очень отличающихся от тех, которые наблюдаются у представителей животного мира. В 2012 году Манкузо и его коллеги доказали, что растения имеют специальные рецепторы, которые делают их корни чувствительными к звуку и направлению его распространенияGagliano M, Mancuso S & Robert D (2012) Towards understanding plant bioacoustics. Trends in plant science, 17(6), 323—325. Другие биологи ещё 4 года назад утверждали, что деревья в условиях острой нехваткой воды могут излучать звуки, которые, возможно, больше, чем просто пассивные признаки кавитации.Zweifel R & Zeugin F (2008) Ultrasonic acoustic emissions in drought-stressed trees — more than signals from cavitation? New Phytol. 179, 1070—1079.
Фитопланктон и наземные растения обладают определёнными способностями по восприятию света. Манкузо и его коллеги доказали при помощи лабораторного эксперимента над резуховидкой, что концы корней очень чувствительны к свету (нескольких секунд освещения достаточно, чтобы вызвать немедленную и сильную реакцию молекул АФК в корне). Описанное Манкузо и его коллегами в их работе явление во многом дополняло более ранние наблюдения и исследования живых корней, сделанные при помощи конфокальной микроскопииYokawa, K., Kagenishi, T., Kawano, T., Mancuso, S., & Baluska, F. (2011). Illumination of Arabidopsis roots induces immediate burst of ROS production . Plant signaling & behavior, 6(10), 1460—1464..
В своей книге «Революция растений» Манкузо описывает, как растения на протяжении сотен миллионов лет находили и тестировали «блестящие» решения различных проблем, которые стоят перед человечеством сегодня. Растения, отчасти благодаря симбиозу с бактериями и грибками, «изобрели» хорошо оптимизированные и стабильные способы колонизации земной поверхности (до ста метров в высоту), а затем и нижних слоёв атмосферы (до птиц). Также растения создали одну из самых важных на нашей планете, наладили производство чистой энергии из крахмала, сахара, склеренхимы и сложных биомолекул посредством фотосинтезерующего хлорофилла, биоразлагаемости по принципам циркулярной экономики.
Растения и животные Манкузо отмечает, что сосудистые растения имеют аналог кровеносной системы, состоящий из нескольких органов (в частности репродуктивных органов), но в отличие от высокоорганизованных животных, у растений есть рецепторы, распределённые по всему телу (в то время как у животных рецепторы сконцентрированы в специфических органах, таких как глаза, уши, кожа, язык). Репродуктивные органы растений многообразны по принципу своего функционирования, в то время как у животных они носят более унифицированный характер. По словам Манкузо, это говорит о том, что растения «нюхают», «слушают», «общаются» (между особями одного и того же вида, а иногда и с другими видами) и «учатся»vVlkov A.G, carrell H, Adesina T, Markin V.S & Jovanov E (2008) Plant electrical memory. Plant signal Behav 3:490-492 (через определённую форму памяти, в том числе память их иммунной системыBaldwin IT & schmelz E.A (1996) Immunological «memory» in the induced accumulation of nicotine in wild Tobacco. ecology 77:236-246), используя весь свой модульный организм (что позволяет растениям лучше противостоять, как хищным, так и травоядным животным). Манкузо часто приводит в качестве примера луновидную фасоль, которая при нападении паутинных клещей (лат. Tetranychus urticae) выделяет в воздух комплекс молекул, способных привлечь Phytoseiulus persimilis, плотоядных клещей, которые готовы поглотить колонии своих паутинных собратьев. Манкузо и его коллеги особо выделили роль ауксинов, которые функционируют в роли нейромедиаторов, подобно тем, что встречаются у животных.
Теперь мы также знаем, что растения способны синтезировать молекулы, исполняющие роль аналогичную нейронам у животных, в частности синаптотагмины и глутамат натрия. Растения также могут осуществлять биосинтез молекул, которые, как предполагается, гомологичны молекулам, исполняющим важные функции у животных (например, молекулы активирующие иммунофилиныBailly, A., Sovero, V., Vincenzetti, V., Santelia, D., Bartnik, D., Koenig, B. W., … & Geisler, M. (2008). Modulation of P-glycoproteins by auxin transport inhibitors is mediated by interaction with immunophilins . Journal of Biological Chemistry, 283(31), 21817-21826., выполняющие у животных иммунную, и гормональную функции, в частности сигнализацию стероидных и неврологических гормонов)Bouchard, R., Bailly, A., Blakeslee, J. J., Oehring, S. C., Vincenzetti, V., Lee, O. R., … & Schulz, B. (2006). Immunophilin-like TWISTED DWARF1 modulates auxin efflux activities of Arabidopsis P-glycoproteins. Journal of Biological Chemistry, 281(41), 30603-30612.. Цитология подтверждает существование растительных клеток, ведущих себя как синапсы, в которых ауксины, как представляется, играют роль нейромедиаторов (учитывая специфику растений). В 2005 году Манкузо совместно с несколькими биохимиками разработал «неинвазивный» микроэлектрод, основанный на технологии углеродных нанотрубок для измерения и фиксация потока информации, которая может циркулировать в растенияхMancuso, S., Marras, A. M., Magnus, V., & Baluška, F. (2005) Noninvasive and continuous recordings of auxin fluxes in intact root apex with a carbon nanotube-modified and self-referencing microelectrode . Analytical biochemistry, 341(2), 344—351.
Интеллект растений
Манкузо отмечает, что уже очень давно интеллект ошибочно считается многими людьми тем, «что отличает нас от других живых существ», но если рассматривать интеллект как способность к решению поставленных задач и преодоление проблем, то мы должны признать, что растения им обладают, и именно интеллект позволяет растениям развиваться и реагировать на большинство проблем, с которыми они сталкиваются на протяжении своего онтогенеза.