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植物的意识,是我们的错觉吗?

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发表于 2020-7-18 22:36:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
来源:原理

说到生物,你脑海中第一反应会浮现出什么?  大象、狮子、蚂蚁……
  很多时候,我们可能会不由自主地忽略另一群重要的“地球邻居”。虽然植物占地球生物量的80%以上,但长久以来,它们一直会被忽略和低估。这种现象被科学家称为“植物失明”(plant blindness),这是一种认知偏差,我们的大脑真的会区分出视野中的植物,并低估它们的重要性。
  植物不会移动,不会发声,但它们是非常复杂的生物。它们总能很好地适应周围的变化。随着科学的发展,人们不禁好奇,植物是否也有知觉,它们是否也能像动物一样认知这个世界。
  对植物认知的科学研究最早可以追溯到查尔斯·达尔文,他曾拿植物的根与动物的大脑相比较。从那以后,世界各地的学者都从达尔文那里汲取了灵感。从上世纪70年代富有争议的图书《植物的特异功能》(The Secret Life of Plants),到21世纪出版的《植物知道生命的答案》(What a Plant Knows),无数作品探讨了植物对环境的感知。
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The Secret Life of Plants(左)& What a Plant Knows(右)英文版封面。| 图片来源:Amazon


  虽然所有植物都不具有中枢神经系统,但在21世纪初,植物神经生物学领域被建立。它研究的重点就是植物是否能够思考和学习,以及有意识地选择它们的行为。意大利佛罗伦萨的国际植物神经生物学实验室(LINV)认为,拥有大脑不应该是具备智能(intelligence)的先决条件。在植物中观察到的所有行为,看起来都非常像在动物身上观察到的学习、记忆、决策和智力,因此他们坚信,植物的这些行为值得用同样的术语来描述。
  LINV的主任Stefano Mancuso支持“植物具有意识”的说法,他认为植物能意识到自己的存在,对周围的环境和时间的流逝有意识。著名物理学家加来道雄(Michio Kaku)曾发表过一种观点,意识是有能力建立起与空间、他人和时间的关系的模型。Mancuso相信,如果这么说来,植物一定是有意识的,因为它们对化学和物理刺激、对竞争对手以及它们同类之间的关系都很敏感。
  前几年中,一些研究植物行为的科学家对植物意识进行了有趣但富有争议的研究。一个经常被提及的案例是发表于2014年的含羞草(Mimosa pudica)实验。实验中,一组研究人员刺激含羞草掉落,它的叶子会卷曲来进行防御。然而在反复刺激(掉落)后,植物的叶子就不再会发生卷曲。

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含羞草。| 图片来源:Filo gèn’/Wikicommons


  这项研究认为,植物最终“学习”到了,并不存在真正的威胁,警报是假的,因此不再卷曲叶子。他们发现,甚至在实验结束后的几个月里,植物仍然保留着这些学习到的信息,这表明它们的记忆比某些动物的记忆还要长。后来,另一项研究还声称发现,豌豆(Pisum sativum)具有联想学习的能力,这是一种复杂的认知能力,甚至只有很少动物能够掌握。
  然而,还有一些科学家对这样的结果有不同的理解,例如,有人认为,含羞草的敏感度降低是由于过度刺激等因素,而与学习无关。豌豆实验同样缺乏足够的控制。在这类实验中,实验人员对植物是否具有智能的倾向性和观点,可能会极大地影响他们对这类实验结果的解读。
  2019年,以生物学家Lincoln Taiz为首的一组科学家发表了一篇直率的论文,挑战了越来越普遍的“植物具有意识”的观点。论文的标题不言自明——《植物既不具备意识,也不需要意识》(详见《植物会思考吗?》)。
  Taiz批评了类似含羞草和豌豆实验中的条件和控制,同时认为,之前有神经学研究已经表明,动物意识所需的大脑结构和功能需要最低的门槛。而植物神经生物学家一直忽视(或者说掩盖)这一点。没有证据表明植物需要并进化出了耗费能量的智能,才能生存或繁衍,这些智能包括意识、情感和意向性。
  有生物学家同样表示,类似“植物神经生物学”这样的短语“听起来是不错的术语”,在教学中也是很好的比喻,但它们可能带有欺骗性。植物其实不会有神经生物学,因为它们压根没有神经元。植物的行为与动物的行为截然不同,这其实并不会让植物失去它独特的魅力,我们完全没有必要将植物“拟人化”。
  而对一些人来说,植物意识的争论可以归结到语义。认知、智能和意识等词汇是人类用来描述人类能力的。植物科学家Elizabeth Van Volkenburgh在接受Gizmodo采访时说:“当我们思考这些词对植物的意义时,这可能不是一个好主意,因为植物和我们不同。”
  智能这个词还有一个替代词语,叫作“适应性行为”。事实上,植物惊人的复杂性在于它们能感知环境,并能以最有效的方式适应环境,这是它们进化了几千年的技能,因为它们无法主动逃离威胁,也没办法自己获取食物。大量研究已经发现,植物可以分辨时间,感知温度、水分、降雨、磁场、风力、阴影、酸度、地上和地下的竞争,以及正在攻击它们的东西。
  它们利用大量细胞外和细胞内的信号,通过基因表达和化学变化,对所有这些输入做出反应。植物比大多数动物对环境要敏感得多。它们不得不这么做,因为每一个信号都可能是至关重要的。
  植物的感官可能多达20种,甚至还有许多可能是我们没有发现的。例如,植物有“嗅觉”,如果我们计算植物能识别出多少种不同的挥发性化合物,它们从中能提取到什么信息,以及它们如何反应,它们的“嗅觉”就有数百种。
  植物还可以通过识别物理接触,并对各种化学物质做出反应,来感知威胁和危险。近期的一项研究证实,植物会因为触摸而“紧张”,释放出修复损伤的化学物质。即使只是对着拟南芥喷水,它也会发生变化。

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还有研究表明,当一些植物感知到毛虫啃食附近的植物而产生的振动时,它们就会激活化学防御系统,例如改变硫代葡萄糖苷和花青素的水平。一些植物(包括拟南芥、烟草和豇豆)也会“分析”捕食者的分泌物,比如树叶上毛虫的唾液。对玉米幼苗来说,这种防御反应则意味着释放分子,吸引毛虫的敌人——寄生蜂。

  这样的结果非常有趣,但或许没那么奇怪。作为一类古老的生物,植物必然需要具备宏大的生存策略,才能让它们在地球上长久地生存,否则它们就会被消灭。
  随着研究植物的新技术和新策略的出现,科学家需要解释的数据越加复杂,关于植物智能的争论可能会得到解决,也可能会被进一步激化。但最大的障碍可能仍然是我们人类的偏见——我们只会看到我们想要看到的东西,无论它是敏感的、有意识的生物,还只是一系列美丽的化学反应。



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