Electrical experiments with plants that count and communicate | Greg Gage

Prevodilac: Tijana Mihajlović Lektor: Mirjana Čutura

I'm a neuroscientist,

Ја сам неуронаучник

and I'm the co-founder of Backyard Brains,

и један од оснивача „Баштенских мозгова“,

and our mission is to train the next generation of neuroscientists

а наша мисија је да обучимо следећу генерацију неуронаучника

by taking graduate-level neuroscience research equipment

тако што узимамо опрему за научно истраживање са факултета

and making it available for kids in middle schools and high schools.

и чинимо је доступном деци у вишим разредима основне и средње школе.

And so when we go into the classroom,

Тако, када одемо у учионицу,

one way to get them thinking about the brain, which is very complex,

један од начина да почну да размишљају о мозгу, који је веома сложен,

is to ask them a very simple question about neuroscience,

је да им поставимо веома једноставно питање о неуронауци,

and that is, "What has a brain?"

а то је: „Шта има мозак?“

When we ask that,

Када поставимо то питање,

students will instantly tell you that their cat or dog has a brain,

ученици ће вам одмах одговорити да њихова мачка или пас имају мозак,

and most will say that a mouse or even a small insect has a brain,

а већина њих ће рећи да миш или чак мали инсект имају мозак,

but almost nobody says that a plant or a tree

али скоро нико не каже да биљка, дрво или грм имају мозак.

or a shrub has a brain.

And so when you push --

Па, када навалите -

because this could actually help describe a little bit

јер ово заправо може помоћи помало у описивању

how the brain actually functions --

како мозак заправо функционише -

so you push and say,

дакле, навалите и кажете:

"Well, what is it that makes living things have brains versus not?"

„Па, зашто жива бића имају мозак, а зашто остали немају?“,

And often they'll come back with the classification

често нам одговоре уз класификацију

that things that move tend to have brains.

да ствари које се крећу обично имају мозак.

And that's absolutely correct.

И то је потпуно тачно.

Our nervous system evolved because it is electrical.

Наш нервни систем се развио зато што је електричан.

It's fast, so we can quickly respond to stimuli in the world

Брз је, па можемо брзо да одреагујемо на надражаје у свету

and move if we need to.

и да се крећемо ако је потребно.

But you can go back and push back on a student,

Али можете да се вратите, навалите на ученика

and say, "Well, you know, you say that plants don't have brains,

и да кажете: „Па, знаш, кажеш да биљке немају мозак,

but plants do move."

али се оне ипак крећу.“

Anyone who has grown a plant

Свако ко одгаја биљку

has noticed that the plant will move

приметио је да ће се биљка померати

and face the sun.

и окретати ка сунцу.

But they'll say, "But that's a slow movement.

Међутим, рећи ће: „Али, то су спори покрети.

You know, that doesn't count. That could be a chemical process."

Знате, то се не рачуна. То би могао бити хемијски процес.“

But what about fast-moving plants?

Али, шта је са биљкама које се брзо крећу?

Now, in 1760, Arthur Dobbs, the Royal Governor of North Carolina,

Године 1760, Артур Добс, краљевски гувернер Северне Каролине,

made a pretty fascinating discovery.

дошао је до прилично невероватног открића.

In the swamps behind his house,

У мочварама иза своје куће

he found a plant that would spring shut

открио је биљке које би се брзо затвориле

every time a bug would fall in between it.

сваки пут када би буба упала између листова.

He called this plant the flytrap,

Назвао је ову биљку мухоловка,

and within a decade, it made its way over to Europe,

а у следећој деценији је стигла у Европу,

where eventually the great Charles Darwin got to study this plant,

где ју је на крају проучавао велики Чарлс Дарвин,

and this plant absolutely blew him away.

а ова га је биљка потпуно запањила.

He called it the most wonderful plant in the world.

Назвао ју је најчудеснијом биљком на свету.

This is a plant that was an evolutionary wonder.

Ово је биљка која је представљала чудо еволуције.

This is a plant that moves quickly,

Ово је биљка која се брзо креће,

which is rare,

што је ретко,

and it's carnivorous, which is also rare.

а и месождерка је, што је такође ретко,

And this is in the same plant.

и све то у једној биљци.

But I'm here today to tell you

Али, данас сам овде да вам кажем

that's not even the coolest thing about this plant.

да то чак није најинтересантнија ствар везана за ову биљку.

The coolest thing is that the plant can count.

Најинтересантнија ствар је да ова биљка може да броји.

So in order to show that,

Да бих вам то показао,

we have to get some vocabulary out of the way.

морамо да објаснимо неке речи.

So I'm going to do what we do in the classroom with students.

Тако ћу урадити оно што радимо у учионици са ученицима.

We're going to do an experiment on electrophysiology,

Спровешћемо експеримент везан за електофизиологију,

which is the recording of the body's electrical signal,

што је бележење електричног телесног сигнала

either coming from neurons or from muscles.

који долази из неурона или мишића.

And I'm putting some electrodes here on my wrists.

Стављам електроде на ручни зглоб.

As I hook them up,

Док их повезујем,

we're going to be able to see a signal

моћи ћемо да видимо сигнал

on the screen here.

овде на екрану.

And this signal may be familiar to you.

А овај ће вам сигнал можда бити познат.

It's called the EKG, or the electrocardiogram.

Зове се ЕКГ или електрокардиограм.

And this is coming from neurons in my heart

Ово долази из неурона у мом срцу

that are firing what's called action potentials,

који производе нешто што се зове акциони потенцијал,

potential meaning voltage and action meaning it moves quickly up and down,

при чему „потенцијал“ значи „волтажа“,

а „акциони“ значи да се брзо помера горе-доле,

which causes my heart to fire,

што узрокује рад мог срца,

which then causes the signal that you see here.

а што даље ствара сигнал који видите овде.

And so I want you to remember the shape of what we'll be looking at right here,

Желим да запамтите облик онога што ћемо овде видети

because this is going to be important.

јер ће то бити важно.

Ово је начин на који мозак шифрује информације

This is a way that the brain encodes information

in the form of an action potential.

у облику акционог потенцијала.

So now let's turn to some plants.

Хајде да се сада вратимо неким биљкама.

So I'm going to first introduce you to the mimosa,

Прво ћу вам представити мимозу,

not the drink, but the Mimosa pudica,

не пиће, већ стидљиву мимозу,

and this is a plant that's found in Central America and South America,

а ово је биљка која се може наћи у Централној и Јужној Америци

and it has behaviors.

и има облике понашања.

And the first behavior I'm going to show you

Први облик понашања који ћу вам показати

is if I touch the leaves here,

је да, ако додирнем листове овде,

you get to see that the leaves tend to curl up.

можете да видите да се листови увијају.

And then the second behavior is,

Друго понашање је да,

if I tap the leaf,

ако лупнем лист,

the entire branch seems to fall down.

изгледа да цела грана пада.

So why does it do that?

Па, зашто то ради?

It's not really known to science.

То није заправо познато науци.

One of the reasons why could be that it scares away insects

Један од разлога зашто се то дешава може бити да плаши инсекте

or it looks less appealing to herbivores.

или да делује мање примамљиво биљоједима.

But how does it do that? Now, that's interesting.

Али, како то ради? Е, то је интересантно.

We can do an experiment to find out.

Можемо да спроведемо експеримент да сазнамо.

So what we're going to do now,

Сада ћемо,

just like I recorded the electrical potential from my body,

као када сам забележио електрични потенцијал свог тела,

we're going to record the electrical potential from this plant, this mimosa.

бележити електрични потенцијал ове биљке, ове мимозе.

And so what we're going to do is I've got a wire wrapped around the stem,

Везао сам жицу око стабљике,

and I've got the ground electrode where?

а где сам уземљио електроду?

In the ground. It's an electrical engineering joke. Alright.

У земљу. То је шала инжењера електротехнике. Добро.

(Laughter)

(Смех)

Alright. So I'm going to go ahead and tap the leaf here,

Добро. Лупићу лист овде,

а желим да гледате у електрични снимак који ћемо видети унутар биљке.

and I want you to look at the electrical recording

that we're going to see inside the plant.

Whoa. It is so big, I've got to scale it down.

Опа! Веома је велико. Мораћу да га смањим.

Alright. So what is that?

Добро. Па, шта је то?

That is an action potential that is happening inside the plant.

Ово је акциони потенцијал који се јавља унутар биљке.

Why was it happening?

Зашто се десио?

Because it wanted to move. Right?

Јер је желела да се креће. У реду?

And so when I hit the touch receptors,

Дакле, када сам погодио рецепторе за додир,

it sent a voltage all the way down to the end of the stem,

то је послало волтажу све до дна стабљике,

which caused it to move.

што је проузроковало њено кретање.

And now, in our arms, we would move our muscles,

У нашим рукама бисмо померили мишиће,

but the plant doesn't have muscles.

али биљка нема мишиће.

What it has is water inside the cells

Она има воду у ћелијама,

and when the voltage hits it, it opens up, releases the water,

а када волтажа стигне до ње, она се отвори, испусти воду,

changes the shape of the cells, and the leaf falls.

промени облик ћелија и лист падне.

OK. So here we see an action potential encoding information to move. Alright?

Добро.

Дакле, овде видимо акциони потенцијал који шифрује информацију да се покрене.

У реду?

But can it do more?

Али, да ли може више да уради?

So let's go to find out.

Хајде да сазнамо.

We're going to go to our good friend, the Venus flytrap here,

Отићи ћемо до наше добре пријатељице, венерине мухоловке,

and we're going to take a look at what happens inside the leaf

и погледаћемо шта се дешава у листу

when a fly lands on here.

када мува слети овде.

So I'm going to pretend to be a fly right now.

Претвараћу се да сам мува сада.

And now here's my Venus flytrap,

Ево моје венерине мухоловке,

and inside the leaf, you're going to notice

а у листу, приметићете,

that there are three little hairs here, and those are trigger hairs.

постоје три длачице, а ово су длачице које покрећу процес.

And so when a fly lands --

Тако, када мува слети -

I'm going to touch one of the hairs right now.

сада ћу дотаћи једну од длачица.

Ready? One, two, three.

Спремни? Један, два, три.

What do we get? We get a beautiful action potential.

Шта добијамо? Добијамо дивни акциони потенцијал.

However, the flytrap doesn't close.

Међутим, мухоловка се не затвара.

And to understand why that is,

Да бисмо разумели зашто се то дешава,

we need to know a little bit more about the behavior of the flytrap.

треба да знамо мало више о понашању мухоловки.

Number one is that it takes a long time to open the traps back up --

Под број један, потребно је доста времена да се мухоловка опет отвори,

you know, about 24 to 48 hours if there's no fly inside of it.

знате, од око 24 до 48 сати ако нема муве унутра.

And so it takes a lot of energy.

Дакле, потребно је много енергије.

And two, it doesn't need to eat that many flies throughout the year.

Под број два, није јој потребно да поједе пуно мува у току године.

Only a handful. It gets most of its energy from the sun.

Само шачицу. Већи део енергије добија од сунца.

It's just trying to replace some nutrients in the ground with flies.

Само покушава да мувама надомести неке хранљиве материје из земље.

And the third thing is,

Под број три,

it only opens then closes the traps a handful of times

она отвара, а затим затвара клопку неколико пута

until that trap dies.

пре него што клопка увене.

So therefore, it wants to make really darn sure

Према томе, жели да буде врашки сигурна

that there's a meal inside of it before the flytrap snaps shut.

да је оброк унутар клопке пре него што се брзо затвори.

So how does it do that?

Па, како то ради?

It counts the number of seconds

Броји секунде

between successive touching of those hairs.

између узастопног додиривања ових длачица.

And so the idea is that there's a high probability,

Дакле, идеја је да постоји велика вероватноћа да,

if there's a fly inside of there, they're going to be quick together,

ако је у њој мува која ће бити заробљена,

када добије први акциони потенцијал,

and so when it gets the first action potential,

почиње да броји - један, два -

it starts counting, one, two,

и ако стигне до двадесет и не добије опет надражај,

and if it gets to 20 and it doesn't fire again,

онда се неће затворити,

then it's not going to close,

али ако га добије у току тог периода, онда ће се мухоловка затворити.

but if it does it within there, then the flytrap will close.

So we're going to go back now.

Сада ћемо се вратити.

I'm going to touch the Venus flytrap again.

Поново ћу додирнути венерину мухолову.

I've been talking for more than 20 seconds.

Причао сам више од 20 секунди.

So we can see what happens when I touch the hair a second time.

Дакле, можемо да видимо шта се дешава када додирнем длачицу други пут.

So what do we get? We get a second action potential,

Па, шта добијамо?

Добијамо други акциони потенцијал,

but again, the leaf doesn't close.

али, поново, лист се не затвара.

So now if I go back in there

Сада, ако се поново вратим унутра

and if I'm a fly moving around,

и ако се претварам да сам мува која се креће около,

I'm going to be touching the leaf a few times.

додириваћу лист неколико пута.

Протрљаћу га неколико пута.

I'm going to go and brush it a few times.

And immediately,

И истог тренутка,

the flytrap closes.

мухоловка се затвара.

So here we are seeing the flytrap actually doing a computation.

Дакле, овде видимо мухоловку како заправо рачуна.

It's determining if there's a fly inside the trap,

Одређује да ли је мува у клопци

and then it closes.

и затим се затвара.

So let's go back to our original question.

Па, вратимо се на наше изворно питање.

Do plants have brains?

Да ли биљке имају мозак?

Well, the answer is no.

Па, одговор је негативан.

There's no brains in here.

Не постоји мозак у њој.

There's no axons, no neurons.

Не постоје аксони, не постоје неурони.

It doesn't get depressed.

Не пада у депресију.

It doesn't want to know what the Tigers' score is.

Не жели да зна који је резултат за „Тигрове“.

It doesn't have self-actualization problems.

Нема проблеме везане за самоостварење.

Али, оно што има је нешто веома слично нама,

But what it does have is something that's very similar to us,

which is the ability to communicate using electricity.

а то је способност да комуницира кроз електричну енергију.

It just uses slightly different ions than we do,

Само користи мало другачије јоне од нас,

but it's actually doing the same thing.

али заправо ради исту ствар.

So just to show you

Тако, само да бих вам показао

the ubiquitous nature of these action potentials,

свеприсутну природу ових акционих потенцијала,

we saw it in the Venus flytrap,

видели смо то код венерине мухоловке,

we've seen an action potential in the mimosa.

видели смо акциони потенцијал код мимозе.

We've even seen an action potential in a human.

Чак смо видели и акциони потекцијал код људи.

Now, this is the euro of the brain.

Ово је мождана валута.

It's the way that all information is passed.

То је начин на који се преносе све информације.

And so what we can do is we can use those action potentials

Тако, можемо да користимо акционе потенцијале

to pass information

да пренесемо информацијe

between species of plants.

између различитих врста биљака.

And so this is our interspecies plant-to-plant communicator,

Ово је наш уређај за комуникацију између биљака,

and what we've done is we've created a brand new experiment

а осмислили смо потпуно нови експеримент

where we're going to record the action potential from a Venus flytrap,

у ком ћемо забележити акциони потенцијал венерине мухоловке

and we're going to send it into the sensitive mimosa.

и послати га у осетљиву мимозу.

So I want you to recall what happens

Желим да се присетите шта се дешава

when we touch the leaves of the mimosa.

када додирнемо листове мимозе.

It has touch receptors that are sending that information

Има рецепторе за додир који шаљу ту информацију натраг

back down in the form of an action potential.

у облику акционог потенцијала.

And so what would happen

Па, шта ће се десити

if we took the action potential from the Venus flytrap

ако узмемо акциони потенцијал венерине мухоловке

and sent it into all the stems of the mimosa?

и пошаљемо га у стабљику мимозе?

We should be able to create the behavior of the mimosas

Требало би да можемо да изазовемо понашање мимозе

without actually touching it ourselves.

без тога да је додирнемо.

And so if you'll allow me,

Па, ако ми дозвољавате,

I'm going to go ahead and trigger this mimosa right now

надражићу ову мимозу сада

by touching on the hairs of the Venus flytrap.

тако што ћу додирнути длачице венерине мухоловке.

So we're going to send information about touch from one plant to another.

Послаћемо информације о додиру са једне биљке на другу.

So there you see it.

Ето, видели сте.

So --

Дакле -

(Applause)

(Аплауз)

So I hope you learned a little bit, something about plants today,

Надам се да сте нешто мало научили о биљкама данас,

and not only that.

а и не само то.

You learned that plants could be used to help teach neuroscience

Научили сте да се биљке могу користити у предавањима о неуронауци

на путу ка неурореволуцији.

and bring along the neurorevolution.

Thank you.

Хвала вам.

(Applause)

(Аплауз)