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“植物语者”:她发现了植物不为人知的能力

2018-12-12
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2008 年的某一天,Monica Gagliano 在澳大利亚大堡礁潜水的时候,突然想到一件事。那阵子,她正在对珊瑚鱼进行生态学实验,需要杀死珊瑚鱼以获取它们的组织样品。几周以来,捕捉珊瑚鱼的过程一直很顺利,珊瑚鱼并不怕她,并在她手中自由地游来游去。但是有一天,它们好像知道了什么,一直在躲着 Gagliano。

 

那一刻起,Gagliano 决定,再也不能以科研的目的去宰杀其他动物,并决定要把她以后的科研时间用在研究其他生物形式的感知能力上。这个想法把她渐渐引领到现在的植物学领域。“我把植物看作是自己的同类。”Gagliano 说,目前并没有用来研究植物行为的模型,因此她建立了新的方法。并且通过这种方法,她揭示植物其实拥有很多不为人知的能力。Gagliano 表示随着时间的推移她将会发现更多的能力。

 

植物不为人知的能力

 

首先,让很多人意外的是,植物拥有有听觉。很多生物都有机械感受器,能对机械力作出反应。现在,我们知道植物也能对震动信号作出反应。例如有一些植物甚至能“听到”毛毛虫咀嚼树叶产生的震动,从未分泌化学物质来杀死毛毛虫

 

图|Monica Gagliano(图片来源:new scientist) 


其次,植物是会动的,人类之所以没有发现植物会动,是因为它们动的速度和我们理解中的运动完全不一样。并且植物运动速度也不一定就很慢,例如,有的植物炸开种子时的速度远超我们的想象


在不同的生活环境里,植物的生活策略也不同。为了避免在错误的环境生长,植物往往需要尽可能多地感受环境中各种不一样的信号,因此植物具有很精细的感官。随着对植物研究的加深,Gagliano 发现植物有一套独特的行为学。

 

植物还拥有学习能力

 

Gagliano 表示:“植物的学习能力也很强”,对此有一些植物学家表示 Gagliano 用词并不准确。但“学习”正是 Gagliano 想要表达的。“不管它们是动物,植物还是细菌,如果它符合人类一直以来定‘学习’的概念,那么它就是可以学习。”


Gagliano 觉得可以给植物一个应激,让植物以为这个应激可能会威胁它们的生命,观察它们是否能学会这个应激习惯。含羞草在感受到威胁时会马上闭上叶子,因此验证这个想法,含羞草会是比较好的模型植物。在实验过程中,从 15cm 高的地方多次扔下含羞草(用罐子、木棒和泡沫做缓冲)。

 

前几次,含羞草并不知道发生了什么,会马上合上叶子。但是让 Gagliano 意外的是,在 2-6 次掉落实验后,一些含羞草开始不再闭合叶子。从这一点可以看出,植物也是有学习能力。并且即使是过了一个月,再次进行掉落试验,含羞草也还能重复出之前的试验结果。

 

更重要的是,植物的学习能力甚至超出了最基本的学习能力,基本学习能力的下一个层次是巴甫洛夫学习。在著名的巴甫洛夫试验中,狗知道铃声总会在晚餐前响起。Gagliano 在豌豆身上做了相似的试验:“晚餐”是光照,“铃铛”是风


Gagliano 先测试了植物对风的反应,发现植物并没有什么反应。说明对豌豆来说,风本身是一个毫无意义的提示,就好像巴甫洛夫试验中的铃声。


Gagliano 把豌豆放在 Y 形小室中,利用植物的向光性,她选择其中一个枝条,先利用风扇对其进行风吹,紧接着在同一方向用光照这个枝条。这样步骤持续了几天,并且每天更换风和灯光的方向。


因为植物善于记住阳光的方向,植物本能的反应是朝着前一天阳光照射的地方生长。但在第四天的时候,Gagliano 打开了风扇,并没有打开灯。令人诧异的是,豌豆违背了它的本能它学会了跟随光照之前风的方向生长

 

记忆力是学习的本质。关于植物的记忆,其中最奇妙的一点,也是人类最难理解的一点就是,植物的记忆是完全分散的。这意味着记忆并不会存在一个固定的地方,例如树叶或者树根。如果人类一定要用传统的方式看,那么整个植物都可以统一的看作是一个大脑

 

人类的记忆以电化学活动的方式存储在大脑中。事实上,植物中也有大量的电学和化学信号传播。植物和人类有着相同的离子通道和非常相似的化学递质

 

如果是动物,我们可以通过观察在某种处理下,动物身上电化学水平的改变。例如,我们可以通过在人身上插电极来观察他们在观看快乐或悲伤的图片时,脑电波如何改变。接下来,Gagliano 可能会借鉴这种方法在植物身上展开研究。

 

之前,人类一直试图以人的方式去理解,去研究其他事物,因此越和人类相像的东西,我们就会越深入的去研究。显然在植物身上的研究成果让我们看到这个想法是不对:“甚至学习也不一定要有大脑这个器官。”Gagliano 说道。


 -End-


编辑:包纯洁       责编:李禹蒙

参考:

https://www.newscientist.com/article/mg24032050-400-smarty-plants-they-can-learn-adapt-and-remember-without-brains/


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