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植物也能思考吗

2012年07月11日08:10    来源:光明日报     手机看新闻

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山东海阳发现濒危植物“青岛百合”,株高最高的达110厘米,花箭最多的多达6枝。

生长在高黎贡山的一种蕨类植物。新华社

达尔文曾提出一种假说。他认为,对于植物而言,根的顶端——人们称之为分裂组织的部分,或许扮演着低等动物大脑的角色,接受感觉输入并指挥植物的动。

现代研究显示,植物也有嗅觉、听觉,当它们陷于困境时会作出防御,还能提醒周围的植物,它们甚至还拥有不同类型的记忆。有科学家认为,植物也是复杂的生物体,过着丰富而感性的生活。这是否意味着植物也会思考?

植物也有复杂的感知机能

许多人在谈到植物时,都认为植物是没有意识的,他们认为在这方面,植物和石头没有什么区别。然而事实也许并不是这样的。有科学家认为人们看不到植物移动,并不意味着在植物体中没有一个丰富的、动态的、多元的世界。

数十年前人们就知道,植物对光的利用不仅在于光合作用,而且还把它作为一个改变植物生长方式的信号。最近,在以色列特拉维夫大学植物生物科学中心主任丹尼尔·查莫维茨的研究中,还发现了一种植物必有的独特基因组,它决定植物是在阳光下,还是在阴暗的环境里生长。令人惊讶的是,这一独特的基因组竟然与动物基因组的一部分相似。这些属于植物的基因为何存在于动物体中呢?更让人困惑的是,这些相似基因对于动物也非常重要,它是决定细胞分裂时间、神经轴突生长情况及免疫系统功能是否正常的重要因素。更重要的是,这些基因同样能控制动物们对光的反应。

丹尼尔·查莫维茨认为,如果人们能意识到,所有植物生物学都归结于“根”对植物进化的约束,许多事情就很好理解。例如,如果能理解“扎根”使植物无法移动这一道理,人们便可以领悟一直蕴含于叶子和花中的极其复杂的生物学——“根”是植物进化中的巨大约束,这意味着植物不能摆脱恶劣的环境,不能因为寻找物或者配偶而移动,但是植物同样需要“看到食物”,需要感觉天气状况,需要提早“嗅到”是否有危险袭来。不仅如此,植物也需要综合所有这些变化的信息,因此,植物必须发展出非常灵敏的、复杂的感知机能,以使它们在瞬息万变的环境中生存下去。

植物也有交流

当人们闻气味时,如果感觉到挥发在空气中的化学物质,就会对这种刺激性气味作出反应。植物也是如此,最明显的实例是果实成熟时的情形——如果将一枚成熟的果实和一枚尚未成熟的果实放在一个袋子里,未成熟的果实会更快成熟。这是因为成熟的果实散发出一种“成熟信息素” ——乙烯,青涩的果实“闻”到这种气息后,也开始变得成熟。这种情形在自然界很普遍,当一枚果实开始成熟时,它会释放这种“成熟信息素”,周围的果实一旦“嗅到”这种气息,接着,整棵树甚至整片树林的果实几乎就会随之成熟。

听觉让人类和其他动物具有了优势,这种能力可以提醒人类和其他动物潜在的危险状况。人类的祖先,可以听到危险的肉食动物穿越森林迫近时的声音,今天的人类则可以听到疾驰而来的汽车的马达声。听觉还使人与人之间、动物之间能够快速的交流,大象可以在轰鸣的环境中和长途跋涉的旅行中,通过发出次声波找到数英里之外的同伴;丢失在大洋里的海豚幼崽,可以发出悲伤的啾啾声,让海豚妈妈找到它。这些情形的共同点,就是声音可以使信息的交流和响应更快速。

但是植物是生根的、固定的生物体。它们可以向太阳生长,向大地俯身,但是它们不能逃离固定生长的土地,它们不能随季节迁移。因此,声音信号,对植物来说是无用的,按照进化论的观点,植物不需要听觉。

有很多的实验显示植物也有一定的听觉,这些实验者认为音乐可以影响植物生长,播放古典音乐会让植物生长得更茂盛,他们也很乐于见到植物在音乐中生机勃勃。但是,大多数关于音乐和植物的研究,都不是由采用科学方法的研究人员进行的。

尽管如此,一些最近的专业研究显示,植物也许可以对声音作出回应。不过不是对音乐,而是对某种振动的频率。

那么,植物之间是否会有交流的可能性?对这个问题的回答是肯定的,植物也会“交流”,但这是一种不同寻常的“交流”。例如,植物会对其他植物发出的暗示作出反应——如果一棵枫树出现了病虫害,它会向空气中释放一种信息素,周围的树木会接收到这一信息。于是它们开始产生化学物质,从而抵御即将到来的害虫。这无疑是一种“交流”。

关于这种类型的“交流”,还有其他的例证。比如,一项最近的研究显示,植物之间的交流,还可以通过在根与根之间传递信号——“讲话”的植物受到了干旱的威胁,而它会“告诉”邻居做好准备以应对缺水。研究人员发现这从来没有发生在两个相邻的罐养植物之间,他们断定,这样传递信息的植物必须拥有相邻的根,这种信号也是通过根来传递的。

植物也有大脑?

如果说记忆包括形成、存储和提取这几个阶段,那么植物的确存在记忆。和人类一样,植物也存在多种不同形式的记忆。它们有短期记忆、免疫记忆,甚至还有跨代的记忆。比如,存在于捕蝇草中的短期记忆是基于电流的,很像动物的神经活动。当捕蝇草的触发毛中有两根被虫子触动,叶片就会闭合,也就是说它要记此前有一根被触动过。不过这种记忆只能维持20秒,之后它就忘记了。

大脑在高等动物的复杂思考过程中占主导地位,但并不是所有的信息都由大脑处理或存储。植物则是通过细胞、生理和环境状态相互沟通。比如,根的生长依赖于一种荷尔蒙激素信号,它由嫩枝的顶端产生并传输到正在生长的根,叶子传送信号至嫩芽的顶端,告诉它们开始形成花朵。

丹尼尔·查莫维茨认为植物没有神经细胞,就像人类不会开花一样!但植物却会产生刺激神经组织的化学物质,并能被这些化学物质影响。例如,植物拥有谷氨酸受体,而且让人匪夷所思的是,抑制人体谷氨酸受体的药物,对植物同样有效,通过研究植物体中的这些物质,科学家们已经知道谷氨酸受体如何在细胞的交流中起到媒介的作用。如果和神经生物学家讨论这个问题,或许可以建立一门有关植物的新学科。

(责任编辑:谭翀(实习)、马丽)

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