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植物,也有记忆吗?

时间:2016-10-25 09:08来源:果壳网 作者:Robert Krulwich 阅读:

(芒果妖怪/译)据我所知,在几年前,有棵草度过了一个非常糟糕的下午。它静静地待在盆里,谁也没惹,然后突然,它掉下去了。不是1次,而是60次——我呆会就解释是怎么回事。

但它是一棵草。草生艰难,世事难料,而且就我所知,它们会一如往常地活下去。植物没有大脑。它们不可能“记住”任何事——它们又不是动物。所以我想,不断下落60次也不会给它们留下持续的印象。

我想错了。我刚读了一篇让人大跌眼镜的论文,作者是西澳大学的生物学副教授莫妮卡·加利亚诺(Monica Gagliano)。她就有一棵草,不但“记得”自己身上发生了什么,记忆还保留了将近一个月。她亲眼见证了这一切!这就是那种草:

植物,也有记忆吗?
大家都认得它——含羞草(Mimosa pudica)。它的叶片很敏感,被轻轻触碰就会闭合。图片来源:H. Zell/commons.wikimedia.org

园丁们称含羞草(Mimosa pudica)为“那种敏感的植物”,因为即使是轻轻一碰,或者把它抛下去、惊扰它,几秒钟内,含羞草小小的叶片就会合上,像是害怕又像是警戒地蜷缩起来。看它害羞的样子超有趣的。

植物,也有记忆吗?
瞧这害羞的小家伙。图片来源:youtube.com

好了,如你所见,含羞草非常敏感。加利亚诺知道这一点,她是这么做的:她找来了一堆含羞草,把它们栽在小花盆里,再将花盆分别安装到特制的装置上,利用滑轮轨道让花盆下落。就是这玩意儿:

植物,也有记忆吗?
图片来源:罗伯特·克鲁维奇(Robert Krulwich)绘制

每盆含羞草的下落距离大约是15厘米,不是1次,而是连续60次(每两次下落间隔5秒钟)落下。这些植物会滑落到柔软的、像垫子一样的泡沫中,以作缓冲。下落速度足以刺激植物,让它们小小的叶子卷成防御性的弧度。

卷起来还是不卷起来,这是个问题

然而,15厘米是一段非常短的距离,不足以对植物造成伤害。所以,加利亚诺想知道,如果她让56株植物每株都下落60次,这些植物最后会意识到“不会有任何糟糕的事情发生”吗?会不会有植物不再因此卷起来呢?

换句话说:会不会有植物利用“记忆”来改变自己的行为呢?

为了弄清这个问题,她继续进行实验。并且——就如她在论文中所写的一样——她很快就“观察到有些植物在下落时没有完全闭合叶片”。也就是说,植物似乎发现了下落不会对自己造成伤害,所以,越来越多的植物不再保护自己。后来,加利亚诺告诉一群科学家:“最后,含羞草的叶片完全张开……它们已经完全不在乎了。”

植物,也有记忆吗?
图片来源:罗伯特·克鲁维奇(Robert Krulwich)绘制

这真是植物有记忆的证据吗?还是别的原因造成的?怀疑主义者提出,也许我们看到的只是一堆累趴的植物。卷起来是个力气活,要消耗能量。下落60次之后,它们可能只是被“榨干”了——因此才没有触发它们的防御机制。

不过,加利亚诺预计到了这样的质疑,她把一些 “精疲力竭”的含羞草放到摇床中,晃动它们。叶片马上就会蜷起来,仿佛是在说:“哇,这可不一样。这是一种以前从未出现过的情况。”

植物,也有记忆吗?
含羞草在强照明(HL)和弱照明(LL)条件下的适应训练。再+0min时刻,每棵含羞草接受60次掉落;10分钟后,所有含羞草叶片自然恢复展开状态,然后接受第二轮掉落训练。此后,1,2,4,6小时后各有一轮训练。在+6h的适应训练结束后,马上将含羞草置于250rpm的摇床上摇晃五秒(DIS-hab),然后马上进行最终轮的掉落训练(+10 min post-DIS-hab)。在此实验中,20棵含羞草幼苗在训练日各只进行一次掉落(CTR)。纵轴显示含羞草在各节点的叶片打开程度。图片来源:参考文献[1]

她指出,植物改变行为的最合理解释,就是它们有“之前”的概念。含羞草没有蜷起来,是因为它们在“之前”发现没必要这么干,并且记住了这一点。

在摇晃含羞草的一周后,她重新让它们下落。这并没有让它们警觉起来,含羞草依然伸展着叶片。一周又一周,她重复着实验,直到28天后,这些植物仍然“记得”它们学到的东西。这算是保留得相当久的记忆了。加利亚诺提到,蜜蜂在几天内就会忘记它们发现的事情。

但没有大脑,它们是怎样做到的呢?

“植物是没有大脑。”加利亚诺在论文里写道,“但它们有一套精细的……信号转导网络。”会不会有什么化学物质或激素的“联合机制”维持着植物的记忆呢?这个机制和动物大脑有本质的差别,可能是一种分散式的智能,以某种我们尚不理解的方式运行。但是加利亚诺认为,含羞草正激励着我们弄清这个问题。

植物,也有记忆吗?
没有大脑,能不能“记”?图片来源:罗伯特·克鲁维奇(Robert Krulwich)绘制

《纽约客》杂志的撰稿人迈克尔·波伦(Michael Pollan)曾和加利亚诺一同参加一个科学会议。他在《纽约客》上绘声绘色地描述了加利亚诺是怎样遭到了生物学家的群嘲——他们对“植物也有‘智能’”的观点嗤之以鼻。他们坚决认为,植物基本上就是遗传的机器——它们无法从经验中学习或改变行为。波伦写道,加利亚诺的观点“引发了强烈的反响,也许是因为她模糊了动物与植物间那条清晰的分界线。”

植物是万年老三,比不上动物,更比不了高高在上的“冠军”人类。加利亚诺给予了植物和动物相似的能力,因而动摇了这种等级差异,挑战了万物的秩序。

我们总以为,因为拥有强大的大脑,所以我们人类是独一无二的。我们数以万亿计的神经元是记忆、感觉、意识的关键。没有大脑的生物显然做不到这点,所以理所当然地,植物没有“记忆”。

但加利亚诺说,也许,它们有。

她在论文结尾说,“我们的实验结果引出了一个清晰的,也相当不同寻常的结论:不同以往的观点,记忆也许不需要常规的动物神经网络和通路;毫无疑问,大脑和神经元是一套精细异常的系统,但对于学习过程,也许这既非唯一途径,亦非必备要素。”

谁知道呢?也许有一天,她会找到证明她观点的那种植物。

(编辑:Calo)

参考文献:

  1. Gagliano, Monica, et al. "Experience teaches plants to learn faster and forget slower in environments where it matters." Oecologia 175.1 (2014): 63-72.

文章题图:youtube.com

(责任编辑:泉水)
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