Доктор биологических наук В. В. РОЩИНА, ведущий научный сотрудник Института биофизики клетки РАН

В основу современного учения о молекулярных агентах раздражимости положены представления об ацетилхолине и биогенных аминах (дофамине, норадреналине, адреналине, серотонине, гистамине). Их нашли у животных и установили, что они - посредники (медиаторы, трансмиттеры) проведения электрического (нервного) импульса от одной клетки к другой.

Дальнейшие исследования показали: такие же химические вещества-посредники есть у организмов, лишенных нервной системы, - растений, грибов и микроорганизмов, выполняющих сигнальную и регуляторную функции. Более того, эти соединения могут играть роль медиаторов между любыми взаимодействующими клетками, в том числе принадлежащими разным организмам, что позволяет говорить о принципиальной их универсальности в живом мире. Заслуга в исследовании данного явления принадлежит отечественным ученым и прежде всего члену-корреспонденту АН СССР Х. С. Коштоянцу (1900 - 1961).

Давайте рассмотрим роль нейро-трансмиттеров в растениях, поскольку именно российские исследователи и в первую очередь из Института биофизики клетки РАН имеют приоритетные работы в указанной области.

На сегодняшний день нейроме-диаторы обнаружены у многих видов растений: ацетилхолин - у 78, гистамин - у 48, серотонин - у 37, дофамин - у 18, норадреналин - у 17, адреналин - у 5 видов.

Содержание этих веществ варьирует. Их много в секреторных волосках (особенно у крапивы и насекомоядных), в кожуре плодов, семенах, пыльце. Внутри клеток медиаторы концентрируются в секреторных пузырьках. Есть они и в таких органеллах, как митохондрии и хлоропласты. Меньше всего их в ядрах.

стр. 20

Все эти вещества сильно воздействуют на энергетические функции клеток, процесс оплодотворения, двигательные и ростовые реакции растений и т.д. Они обладают высокой биологической активностью, выступая хемосигнализаторами, регуляторами роста и развития, меняя проницаемость клеточных мембран и др.

Для науки и практического использования феномена присутствия нейротрансмиттеров в растениях важно то, что они включаются в процессы узнавания. Примером может служить взаимодействие половых клеток при оплодотворении (медиаторы, найденные в пыльце, - мужском гаметофите), когда соприкасаются секретирующие поверхности пыльцы и пестика. То же происходит и при аллелопатии - химическом узнавании клеток при контактах между растениями разных видов, растениями и животными или микроорганизмами. Особая роль отведена холинэстеразам, катализирующим гидролиз ацетилхолина. Последние выявлены, к примеру, у насекомоядных растений (в слизи), привлекающих "жертвы", и в секретах, выделяющихся на поверхности пыльцы и пестика. Причем, если в первом случае активность холинэстеразы низка или отсутствует, то это сопровождается мужской стерильностью или самонесовместимостью (т.е. тогда возможно только перекрестное опыление, а не самоопыление цветков). Так, предварительная обработка рыльца пестика цветка перед опылением, антагонистом ацетилхолина тубокурарином (этот алкалоид блокирует рецепторы медиатора) приводит к тому, что в плоде не образуются семена.

Анализируя состояние исследований нейротрансмиттеров в растениях, следует обратить внимание на перспективные направления их изучения не только для более глубокого понимания процесса эволюции, но и для практики - прежде всего медицины и сельского хозяйства. К сожалению, в фармакологии пока мало уделяют им внимания как действующему лекарственному началу. Между тем все эти соединения в комплексе или по отдельности оказывают мощное воздействие на организм человека и животных, регулируя тонус их кровеносных сосудов и общее состояние нервной системы, а также влияя на репродуктивную функцию. Допустим, недостаток дофамина приводит к болезни Паркинсона и депрессивным состояниям. И банановая диета или препараты из различных кактусов, обогащенные этим соединением, помогут преодолеть недуги без применения небезопасных искусственных лекарств.

Особую роль в животном организме играет гистамин, который наряду со стимуляцией секреции слюны и желудочного сока, участвует в сшлергических реакциях. А ведь его часто обнаруживают в лекарственных и пищевых растениях, что необходимо учитывать фармакологам. Накапливается он и в растительных продуктах, полученных с засоленных почв или полей, отравленных ядохимикатами.

Кстати, ранее при широком применении инсектицидов, в основном ингибирующих холинэстеразы насекомых, специалисты не учитывали, что растения тоже содержат эти ферменты, а следовательно, могут стать источником отравлений людей. Ввиду этого использование новых пестицидов перед внедрением в практику должно проходить испытание на чувствительность к ним растительных холинэстераз.

Практическое применение фундаментальных знаний о нейро-трансмиттерах в растениях не исчерпывается выше изложенными примерами. Накопление новых данных и новые открытия в этой области еще впереди.

Permanent link to this publication: