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植物是具有智慧的生物,它们也有“记忆”还能整合大数据

发布时间:2019-07-09源自:网络编辑:奇闻呀阅读(0)

根的“智慧”

植物是具有智慧的生物

要是亚里士多德也和巨杉打过交道,也许他就不会再把植物置于他所谓“生命阶梯”的底层了。遗憾他没有。他的这一理论让后世的植物学家为此饱受困扰。多少世纪以来,敢于挑战他说法的人寥寥无几。不过,现在这样的情况终于有所改善了。在过去的十年中,科学家们对植物进行了深入的研究,并发现,植物其实对它们所处的环境以及彼此都有着一种复杂的认识,并且它们还能就自身的感知进行交流。有证据表明,植物还具有记忆,能整合大量数据,且有可能据此进行自我调节。一些植物学家认为,植物是具有智慧的生物,它们拥有自己独特的“神经生物学”。不仅如此,植物学界甚至还出现了有关植物意识的实验性观点。

查尔斯·达尔文肯定会同意以上的看法,他可是第一个站出来勇敢质疑亚里士多德的人。达尔文以为,因植物不能移动,就认为其缺乏如人类或动物般所具有的意识,这样的观点是值得怀疑的。1880年,达尔文还出版了一部具有煽动性的《植物运动的本领》一书。不过,就算有达尔文的支持,一个多世纪了,植物还是没能被当作智能生命体的一员来看待。

到了1900年,印度生物物理学家贾格迪什·钱德拉·博斯做了一系列的实验,为今天被称作“植物神经生物学”的研究领域奠定了基础。博斯认为,植物对所处环境有着积极的探索,能够学习并根据目标调节自己的行为。这一切的关键在于植物的神经系统。该系统主要位于韧皮部,由维管束负责传输营养物质,而这正是让信息通过电信号方式传递到机体各处的机制。

博斯是一位超前的科学家。直到1992年,他关于植物中电信号传输的观点才得到学界广泛的支持。研究人员发现,当西红柿受伤后,整个植株会大量地合成某些蛋白质,而该反应的反应速度表明,通过植株韧皮部传送的只能是电信号,而非以前假定的化学信号。至此,有关植物行为研究的大门终于被打开。

根,事实上就是植物的“神经中枢”

不过,即便是这样,到英国学者安东尼·特雷瓦斯正式提出植物智能的说法时,又是十年过去了。他把“智能”定义为“可感知自身环境的能力”,即“能够处理并整合这些感官知觉,还能据此决定自己的行为”。特雷瓦斯认为,研究植物行为最大的问题在于,这一行为的过程很难被观察到。当然,如捕蝇草“啪嗒”一下快速捕食猎物这样的例外还是有的。但是,植物最常见的行为就是简单地生长,可是“生长”却是一个缓慢的过程,难以被我们“看到”。不过,随着延时摄影的出现以及摄影技术的提升,这一问题已经得到大大的缓解。

以菟丝子为例。从延时摄影里可看出,菟丝子的苗会像是在空气中嗅着什么似的寻找宿主,一旦找到,它就猛扑过去,将宿主包裹。不仅如此,菟丝子还有自己喜欢的口味。比起小麦,它们更喜欢西红柿一些。特雷瓦斯认为:太明显了,它们动起来就像蛇一样。关于植物是否拥有智能这一命题,你可以停止怀疑了。因为它们的行为完全就和你指望动物会做的一样。

特雷瓦斯关于“植物智能”的概念一经提出,就得到了很多的支持。2005年,为给相关的学术讨论提供平台,也为了改变人们对于植物的看法,“植物神经生物学学会”成立了。意大利学者斯蒂法诺·曼库索是学会的创始人之一,他说:“有这样一种大脑沙文主义,即他们总以为:要拥有智能,就必须得有颗脑子才行。”事实不是这样的。即便没有神经元,也没有动物那样的神经系统,植物还是能出色地处理以及整合信息,并产生可称为“具有智能”的行为。曼库索和另一位学会创始人——德国学者弗兰蒂泽科·巴鲁斯卡都认为,植物的根便是这一切的关键。

根是一个复杂的组合。如根冠部分,当根在土壤中延伸时,根冠不仅要提供保护,还要感知各种类型的物质和效应,如重力、湿度、光、氧气以及营养物等。之后便是“分生组织”,一个能够快速分裂细胞的区域。再之后是“伸长区”,细胞在这里生长,使得根能够延伸并弯曲。在“分生组织”与“伸长区”之间,有一块有趣的区域叫作“过渡区”。传统的看法认为,这一区域并无特殊作用,但巴鲁斯卡和曼库索认为,这里事实上就是植物的“神经中枢”。

根,藏在地下的智慧

巴鲁斯卡和曼库索在研究中发现,“过渡区”不仅具备电活性,更重要的是,在过渡区,调节植物生长的生长素被一种叫作“囊泡”的蛋白质容器携带着,摆渡似地反复运输到各处。这和动物大脑中神经递质的运输方式很相似,囊泡的反复利用也被看成是神经突触间能够高效并且精准地交换信息的关键。另外,和人类大脑一样,过渡区也是耗氧大户。所有这些都使得两位学者相信,过渡区就是根的行为控制中心。在这里,根冠收集的感应数据被转译成对伸长区下达的命令。

有趣的是,这和达尔文关于“根的大脑”的说法不谋而合。在《植物运动的本领》一书中,达尔文大胆地让读者们把根看作是植物的智能终端。书中这样写道:“毫不夸张地说,胚根前端的表现,看起来就和一只低等动物的大脑一样。”

对此,两位科学家认为:曾经达尔文的认识是正确的。假如我们要在植物中寻找一个信息处理中心,就一定得朝它们的根那里看看。植物智能与动物智能相似的地方还不止这一处。“根的过渡区能像动物大脑般运作”,这一发现确实很诱人。但除此之外,许多植物细胞也具备如神经元一般的活动。植物中几乎每个细胞都能够生产并传导电信号。位于根部的细胞,则更是每一个都可以。同样地,韧皮部也具有很高的电活性,还能快速地对电信号进行传导。这一部分则可以被看成某种巨大的神经突触,长度由茎尖一直延伸到根尖。

另外,有意思的是,植物还能产生一些化学物质,这些物质和动物大脑中产生的激素或是神经递质(如血清素、氨基丁酸和褪黑素等)十分相似。但目前还没人能说清楚这些物质对于植物来说到底有何作用。也许,这只是进化过程中相似分子在植物和动物中被赋予了不同的意义而已。不过,加拿大科学家苏珊·默奇的研究表明,能破坏人类大脑神经递质的药物如百忧解、利他林或是冰毒,对植物也能够起到同样的效果。默奇发现,如果你试图阻止植物传输或者诱导其产生类似的血清素或褪黑素,那么,它们的根就会生长得很奇怪,会变得畸形并且杂乱无章。

不过,即使有以上这些观点支撑,“植物神经生物学”这一概念,也还存在着争议。以色列科学家查莫维茨认为,这种说法很矛盾。“植物并没有神经元,这样说就好像在说我们研究的是类人植物一样。”的确,“植物神经生物学学会”遭遇到太多这样的质疑,以至于学会创始人不得不将学会名称改成不那么有争议的“植物信号传导与行为学会”。

但是,查莫维茨和其他学者对于植物能感知环境,并且能够用复杂的方式处理并整合信息的能力并没有怀疑。实际上,植物对于环境的感知比起动物更加敏锐,因为植物不能从危险中逃离,而只能选择去感受并适应。例如,动物虽然拥有一些感应光线的光感受器,如大多数动物只有1双眼睛,而植物的光感受器却多达15个。植物对于环境的感应是很强烈的:它们能感受到光的方向以及光量;它们还能用化学物质进行彼此交流,我们可以管这个叫味道、气息或者信息素。植物也能感知自身被触碰,或是被风刮得摇摇晃晃。所有这些信息,它们都能在没有神经系统的情况下,精确地整合在一起。

在没有神经元的参与下,植物还拥有记忆的能力。科学家把这种记忆定义为:记录某个事件,存储这个事件,并且在接下来需要做什么的时候能重新提取出该事件。植物就是这么做的。比如说,也许一次触碰不足以使捕蝇草张开大口,但它也记住了这次触碰。在接下来的30秒之内,如果它再次感受到触碰,捕食陷阱就将启动。因为第一次触碰后,陷阱中的感觉毛细胞分子开始积累,而第二次则使得这一水平被集中起来,并越过临界值,最后导致陷阱被电信号激活。

植物到底是否具有“智能”

其实,植物不仅具有记忆能力,甚至还有证据证明植物有着长久的记忆。例如,含羞草在被触碰后便会闭合叶片,但这种防御性行为是需要能量的。因此,不是必须的情况下,植物不会放任这样的行为。科学家们做了一个实验:预先布置好泡沫,并在距泡沫15厘米高的地方使盆栽含羞草自由落下,此时,含羞草闭合了自己的叶片。但经过4~6次同样的自由下落实验后,含羞草就不再闭合叶片来回应这样的自由落体运动了,就像它们已经意识到这样的下落并没有危险一样。不过,在被碰到的时候,它们还是会闭合自己的叶片,因为这往往预示着会被损坏或是吃掉。研究人员发现,即使过了一个月,它们仍能区别并理解这些刺激到底危险与否。

这可真是聪明!不过,查莫维茨认为,这还不能被称作“智能”。“我不喜欢植物智能这个概念。我们连人类自身的智能都还没搞明白呢!要是你找来5个心理学家,他们会对‘智能’给出起码20个不同的定义来。”

的确,植物看起来确实拥有各种智能产生所需的因素,如感觉、意识、信息的整合,长久的记忆力以及适应性学习能力,但并非这些因素相加就能称之为智能。有科学家认为:我们只会称它为有意识的,而非智能的。这些树能敏锐地感知自身所处的环境,而且它们也用很多种方式来回应,或者像我们所说的那样来响应这个环境。

尽管许多研究人员都持谨慎态度,但也有一些学者热切地把这个话题推向更具争议性的区域。巴鲁斯卡认为,也许植物能够感觉到疼痛,并且这是植物具有知觉的一个信号。一只动物能够被麻醉剂(例如乙烯)醉倒,而植物则会自己释放乙烯来调节整个生长过程,从种子萌发到果子成熟。当植物感到紧张,例如被猎食者啃食,或是被人类砍伐时,它们同样会释放乙烯,而且它们旁边的植物同伴也能感受到。

默奇认为,乙烯的释放可以看作是植物的惊声尖叫,但巴鲁斯卡对此的看法更进一步。如果把乙烯看作是一种麻醉剂,而且有些生物又能够在感到紧张时释放这样的麻醉剂,那么不难想到,它们也许是因为能感受到疼痛而这样做。

这样的看法实在是争议太大。为了避免在学术争论中出现简单地非此即彼,科学家认为,这需要一种不同的框架来思考关于智能以及意识等概念。可以运用现象学方法去理解植物,比如可以站在植物的角度来看,这个世界是个什么样子?

我们的任务就是把注意力从意识和智能等概念的理解从人类的范畴中解离出来。要把智能扩大为一个较宽泛的概念,这个智能包含有人类智能、植物智能和动物智能几种。这样做才能在某种程度上涵盖这几种不同的生命形态。

默奇还把这个问题带进了她的课堂。她把生物化学系和创意写作班的学生集合起来,让学生们一起思考植物智能。不过,她班里一位严格素食主义者的同学向她指出:要是植物也具有智能或是意识,他还能吃啥?

关注植物是否具有智能将能够引导我们改变自己的生活方式。植物固有的特性使得它们对自己生长的环境没有选择的权利,但它们仍然能够成为万千生命的焦点。也许我们可以拿植物作为榜样,不再过度地脱离环境,要知道,这很大程度上就是我们生活的世界里那些严峻的环境危机所产生的原因。

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