พืชเครียดมีลักษณะอย่างไร? เหมือนห่อฟองสบู่แตก นักวิจัยในอิสราเอลรายงานในวารสาร Cell เมื่อวันที่ 30 มีนาคมว่า ต้นมะเขือเทศและยาสูบที่เครียด—จากการขาดน้ำหรือลำต้นถูกตัด—ส่งเสียงที่เทียบเท่ากับเสียงสนทนาของมนุษย์ทั่วไป ความถี่ของเสียงเหล่านี้สูงเกินกว่าที่หูของเราจะตรวจจับได้ แต่แมลง สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่น และพืชชนิดอื่นอาจได้ยิน
“แม้แต่ในทุ่งที่เงียบสงบ ก็ยังมีเสียงที่เราไม่ได้ยิน และเสียงเหล่านั้นก็มีข้อมูล” ผู้เขียนอาวุโส ลิลัค ฮาดานี นักชีววิทยาวิวัฒนาการและนักทฤษฎีแห่งมหาวิทยาลัยเทลอาวีฟกล่าว “มีสัตว์หลายตัวที่สามารถได้ยินเสียงเหล่านี้ได้ ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้ที่จะมีปฏิสัมพันธ์ทางเสียงเกิดขึ้นมากมาย”
แม้ว่าจะมีการบันทึกการสั่นสะเทือนแบบอัลตราโซนิกจากพืชมาก่อน แต่นี่เป็นหลักฐานแรกที่แสดงว่าพวกมันลอยอยู่ในอากาศ ซึ่งเป็น ข้อเท็จจริงที่ทำให้การสั่นสะเทือนมีความเกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ในสิ่งแวดล้อมมากขึ้น “พืชมีปฏิสัมพันธ์กับแมลงและสัตว์อื่นๆ ตลอดเวลา และสิ่งมีชีวิตเหล่านี้จำนวนมากใช้เสียงในการสื่อสาร ดังนั้น จึงไม่เหมาะสมอย่างยิ่งที่พืชจะไม่ใช้เสียงเลย” Hadany กล่าว
นักวิจัยใช้ไมโครโฟนเพื่อบันทึกต้นมะเขือเทศและยาสูบที่แข็งแรงและเครียด โดยเริ่มจากในห้องเก็บเสียงที่เก็บเสียง และจากนั้นในสภาพแวดล้อมเรือนกระจกที่มีเสียงดัง พวกเขาเน้นต้นไม้ด้วยสองวิธี: โดยการไม่รดน้ำเป็นเวลาหลายวันและโดยการตัดลำต้น หลังจากบันทึกพืชแล้ว นักวิจัยได้ฝึกอัลกอริธึมการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อแยกความแตกต่างระหว่างพืชที่ไม่เครียด พืชกระหายน้ำ และพืชที่ถูกตัด
ทีมงานพบว่าพืชที่เครียดจะส่งเสียงมากกว่าพืชที่ไม่เครียด เสียงของต้นไม้คล้ายกับป๊อปหรือคลิก และต้นไม้ที่เครียดต้นเดียวจะส่งเสียงคลิกประมาณ 30-50 ครั้งต่อชั่วโมงในช่วงเวลาที่ดูเหมือนสุ่ม แต่ต้นไม้ที่ไม่เครียดจะส่งเสียงน้อยกว่ามาก “เมื่อมะเขือเทศไม่เครียดเลย พวกมันก็จะเงียบมาก” Hadany กล่าว
พืชที่เน้นน้ำจะเริ่มส่งเสียงก่อนที่พวกมันจะขาดน้ำอย่างเห็นได้ชัด และความถี่ของเสียงจะสูงสุดหลังจากขาดน้ำเป็นเวลา 5 วัน ก่อนจะลดลงอีกครั้งเมื่อพืชแห้งสนิท ประเภทของเสียงที่ปล่อยออกมาแตกต่างกันไปตามสาเหตุของความเครียด อัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องสามารถแยกความแตกต่างระหว่างการขาดน้ำและความเครียดจากการตัดได้อย่างแม่นยำ และยังสามารถแยกแยะได้ว่าเสียงนั้นมาจากต้นมะเขือเทศหรือต้นยาสูบ
แม้ว่าการศึกษาจะมุ่งเน้นไปที่ต้นมะเขือเทศและยาสูบเนื่องจากง่ายต่อการปลูกและได้มาตรฐานในห้องปฏิบัติการ แต่ทีมวิจัยยังได้บันทึกพืชชนิดอื่นๆ ที่หลากหลาย “เราพบว่าพืชหลายชนิด เช่น ข้าวโพด ข้าวสาลี องุ่น และต้นกระบองเพชร ส่งเสียงเมื่อพวกมันเครียด” Hadany กล่าว
กลไกที่แน่นอนเบื้องหลังเสียงเหล่านี้ไม่ชัดเจน แต่นักวิจัยแนะนำว่าอาจเป็นเพราะการก่อตัวและการแตกของฟองอากาศในระบบหลอดเลือดของพืช ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าโพรงอากาศ
ไม่ว่าพืชจะสร้างเสียงเหล่านี้เพื่อสื่อสารกับสิ่งมีชีวิตอื่นหรือไม่ก็ไม่ชัดเจนเช่นกัน แต่ความจริงที่ว่าเสียงเหล่านี้มีอยู่นั้นมีความหมายทางนิเวศวิทยาและวิวัฒนาการอย่างมาก Hadany กล่าวว่า “เป็นไปได้ว่าสิ่งมีชีวิตอื่นๆ สามารถวิวัฒนาการมาเพื่อได้ยินและตอบสนองต่อเสียงเหล่านี้ได้” Hadany กล่าว “ตัวอย่างเช่น แมลงเม่าที่ตั้งใจจะวางไข่บนพืชหรือสัตว์ที่ตั้งใจจะกินพืชสามารถใช้เสียงเพื่อช่วยในการตัดสินใจของพวกมัน”
พืชชนิดอื่นสามารถรับฟังและรับประโยชน์จากเสียงได้เช่นกัน เรารู้จากการวิจัยก่อนหน้านี้ว่าพืชสามารถตอบสนองต่อเสียงและการสั่นสะเทือนได้: Hadany และสมาชิกคนอื่นๆ ในทีมก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าพืชเพิ่มความเข้มข้นของน้ำตาลในน้ำหวานของพวกมันเมื่อพวกมัน “ได้ยิน” เสียงของแมลงผสมเกสร และการศึกษาอื่น ๆ แสดงให้เห็น ว่าพืชเปลี่ยนการแสดงออกของยีนเพื่อตอบสนองต่อเสียง “หากพืชชนิดอื่นมีข้อมูลเกี่ยวกับความเครียดก่อนที่จะเกิดขึ้นจริง พวกมันก็สามารถเตรียมตัวได้” Hadany กล่าว
ผู้เขียนกล่าวว่าการบันทึกเสียงของพืชสามารถนำมาใช้ในระบบชลประทานการเกษตรเพื่อตรวจสอบสถานะความชุ่มชื้นของพืชและช่วยกระจายน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
“เรารู้ว่ามีอัลตราซาวนด์อยู่มากมาย ทุกครั้งที่คุณใช้ไมโครโฟน คุณจะพบว่ามีหลายสิ่งที่สร้างเสียงที่มนุษย์เราไม่สามารถได้ยินได้ แต่การที่พืชสร้างเสียงเหล่านี้ได้เปิดช่องทางใหม่แห่งโอกาส เพื่อการสื่อสาร การดักฟัง และการใช้ประโยชน์จากเสียงเหล่านี้” ผู้เขียนร่วมอาวุโส Yossi Yovel ( @YovelBatLab ) นักประสาทวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยเทลอาวีฟ กล่าว
“ตอนนี้เรารู้แล้วว่าต้นไม้ส่งเสียงได้ คำถามต่อไปคือ—’ใครจะฟังบ้าง’” Hadany กล่าว “ขณะนี้เรากำลังตรวจสอบการตอบสนองของสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ทั้งสัตว์และพืชต่อเสียงเหล่านี้ และเรากำลังสำรวจความสามารถของเราในการระบุและตีความเสียงในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติอย่างสมบูรณ์”
