植物也能思考嗎

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導讀 山東海陽發現瀕危植物“青島百合”,株高最高的達110釐米,花箭最多的多達6枝。 生長在高黎貢山的一種蕨類植物。新華社 達爾文曾提出一種假說。他認為,對於植物而言,根的頂端——人們稱之為分裂組織的部分,或許扮演著低等動物大腦的角色,接受感覺輸入並指揮植物的行動。 現代研究顯示,植物也有嗅覺、聽覺,當它們陷於困境時會作出防御,還能提醒周圍的 ...

山東海陽發現瀕危植物“青島百合”,株高最高的達110釐米,花箭最多的多達6枝。

生長在高黎貢山的一種蕨類植物。新華社

達爾文曾提出一種假說。他認為,對於植物而言,根的頂端——人們稱之為分裂組織的部分,或許扮演著低等動物大腦的角色,接受感覺輸入並指揮植物的行動。

現代研究顯示,植物也有嗅覺、聽覺,當它們陷於困境時會作出防御,還能提醒周圍的植物,它們甚至還擁有不同類型的記憶。有科學家認為,植物也是復雜的生物體,過著豐富而感性的生活。這是否意味著植物也會思考?

植物也有復雜的感知機能

許多人在談到植物時,都認為植物是沒有意識的,他們認為在這方面,植物和石頭沒有什麼區別。然而事實也許並不是這樣的。有科學家認為人們看不到植物移動,並不意味著在植物體中沒有一個豐富的、動態的、多元的世界。

數十年前人們就知道,植物對光的利用不僅在於光合作用,而且還把它作為一個改變植物生長方式的信號。最近,在以色列特拉維夫大學植物生物科學中心主任丹尼爾·查莫維茨的研究中,還發現了一種植物必有的獨特基因組,它決定植物是在陽光下,還是在陰暗的環境裡生長。令人驚訝的是,這一獨特的基因組竟然與動物基因組的一部分相似。這些屬於植物的基因為何存在於動物體中呢?更讓人困惑的是,這些相似基因對於動物也非常重要,它是決定細胞分裂時間、神經軸突生長情況及免疫系統功能是否正常的重要因素。更重要的是,這些基因同樣能控制動物們對光的反應。

丹尼爾·查莫維茨認為,如果人們能意識到,所有植物生物學都歸結於“根”對植物進化的約束,許多事情就很好理解。例如,如果能理解“扎根”使植物無法移動這一道理,人們便可以領悟一直蘊含於葉子和花中的極其復雜的生物學——“根”是植物進化中的巨大約束,這意味著植物不能擺脫惡劣的環境,不能因為尋找食物或者配偶而移動,但是植物同樣需要“看到食物”,需要感覺天氣狀況,需要提早“嗅到”是否有危險襲來。不僅如此,植物也需要綜合所有這些變化的信息,因此,植物必須發展出非常靈敏的、復雜的感知機能,以使它們在瞬息萬變的環境中生存下去。

植物也有交流

當人們聞氣味時,如果感覺到揮發在空氣中的化學物質,就會對這種刺激性氣味作出反應。植物也是如此,最明顯的實例是果實成熟時的情形——如果將一枚成熟的果實和一枚尚未成熟的果實放在一個袋子裡,未成熟的果實會更快成熟。這是因為成熟的果實散發出一種“成熟信息素” ——乙烯,青澀的果實“聞”到這種氣息後,也開始變得成熟。這種情形在自然界很普遍,當一枚果實開始成熟時,它會釋放這種“成熟信息素”,周圍的果實一旦“嗅到”這種氣息,接著,整棵樹甚至整片樹林的果實幾乎就會隨之成熟。

聽覺讓人類和其他動物具有了優勢,這種能力可以提醒人類和其他動物潛在的危險狀況。人類的祖先,可以聽到危險的肉食動物穿越森林迫近時的聲音,今天的人類則可以聽到疾馳而來的汽車的馬達聲。聽覺還使人與人之間、動物之間能夠快速的交流,大像可以在轟鳴的環境中和長途跋涉的旅行中,通過發出次聲波找到數英裡之外的同伴;丟失在大洋裡的海豚幼崽,可以發出悲傷的啾啾聲,讓海豚媽媽找到它。這些情形的共同點,就是聲音可以使信息的交流和響應更快速。

但是植物是生根的、固定的生物體。它們可以向太陽生長,向大地俯身,但是它們不能逃離固定生長的土地,它們不能隨季節遷移。因此,聲音信號,對植物來說是無用的,按照進化論的觀點,植物不需要聽覺。

有很多的實驗顯示植物也有一定的聽覺,這些實驗者認為音樂可以影響植物生長,播放古典音樂會讓植物生長得更茂盛,他們也很樂於見到植物在音樂中生機勃勃。但是,大多數關於音樂和植物的研究,都不是由采用科學方法的研究人員進行的。

盡管如此,一些最近的專業研究顯示,植物也許可以對聲音作出回應。不過不是對音樂,而是對某種振動的頻率。

那麼,植物之間是否會有交流的可能性?對這個問題的回答是肯定的,植物也會“交流”,但這是一種不同尋常的“交流”。例如,植物會對其他植物發出的暗示作出反應——如果一棵楓樹出現了病蟲害,它會向空氣中釋放一種信息素,周圍的樹木會接收到這一信息。於是它們開始產生化學物質,從而抵御即將到來的害蟲。這無疑是一種“交流”。

關於這種類型的“交流”,還有其他的例證。比如,一項最近的研究顯示,植物之間的交流,還可以通過在根與根之間傳遞信號——“講話”的植物受到了干旱的威脅,而它會“告訴”鄰居做好准備以應對缺水。研究人員發現這從來沒有發生在兩個相鄰的罐養植物之間,他們斷定,這樣傳遞信息的植物必須擁有相鄰的根,這種信號也是通過根來傳遞的。

植物也有大腦?

如果說記憶包括形成、存儲和提取這幾個階段,那麼植物的確存在記憶。和人類一樣,植物也存在多種不同形式的記憶。它們有短期記憶、免疫記憶,甚至還有跨代的記憶。比如,存在於捕蠅草中的短期記憶是基於電流的,很像動物的神經活動。當捕蠅草的觸發毛中有兩根被蟲子觸動,葉片就會閉合,也就是說它要記住此前有一根被觸動過。不過這種記憶只能維持20秒,之後它就忘記了。

大腦在高等動物的復雜思考過程中占主導地位,但並不是所有的信息都由大腦處理或存儲。植物則是通過細胞、生理和環境狀態相互溝通。比如,根的生長依賴於一種荷爾蒙激素信號,它由嫩枝的頂端產生並傳輸到正在生長的根,葉子傳送信號至嫩芽的頂端,告訴它們開始形成花朵。

丹尼爾·查莫維茨認為植物沒有神經細胞,就像人類不會開花一樣!但植物卻會產生刺激神經組織的化學物質,並能被這些化學物質影響。例如,植物擁有谷氨酸受體,而且讓人匪夷所思的是,抑制人體谷氨酸受體的藥物,對植物同樣有效,通過研究植物體中的這些物質,科學家們已經知道谷氨酸受體如何在細胞的交流中起到媒介的作用。如果和神經生物學家討論這個問題,或許可以建立一門有關植物的新學科。


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