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植物學(xué)家稱植物有嗅覺 會思考懂社交
閱讀：784 發(fā)布時間：2012-6-16植物如何感知？這是一本引人入勝的新書zui核心的問題，這本書名為《一株植物所知道的》，作者丹尼爾是特拉維夫大學(xué)嗎哪植物科學(xué)中心的總監(jiān)。他認(rèn)為，一株植物可以看到、聞到和感覺到。當(dāng)受到圍攻的時候，它會建立防衛(wèi)，并警告它的鄰居路上有麻煩。甚至可以說，植物擁有記憶。但是這是否可以說植物會思考——或者說某人可以談?wù)摶ɑ艿?ldquo;神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)”？丹尼爾回答了來自《心智問題》編輯加雷斯·庫克的問題。
1、你*次是如何對這個課題感興趣的？
我對植物和人類意識對比的興趣，肇始于1990年代中期，當(dāng)時我在耶魯大學(xué)鄧興旺實驗室，作為一名年輕的博士后研究生。我的興趣在于研究一種生物學(xué)過程，而它是植物所*的，與人體生物學(xué)無關(guān)（很可能是作為一種對我家庭中的其它六位“博士”的回應(yīng) ，他們?nèi)际轻t(yī)生）。因此我被驅(qū)使著去研究植物是如何感知光，以控制它們的生長。
有一件事人們已經(jīng)知道了數(shù)十年，植物對光的利用不僅在于光合作用，而且把它作為一個改變植物生長方式的信號。在我的研究中，我發(fā)現(xiàn)了一種植物必需的*的基因組，它決定植物是在陽光下，還是在陰暗里。當(dāng)我們報告了我們的發(fā)現(xiàn)，看起來這些基因是植物王國所*的，這很好的滿足我的愿望，避免了任何和人體生物學(xué)有關(guān)的東西。但是非常令我驚訝，而且讓我大失所望，后來我發(fā)現(xiàn)相似的基因組同樣是人體DNA的一部分。
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這就導(dǎo)致了一個顯而易見的課題，及這些似乎是“植物*”的基因在人體中做什么？很多年后，如今我們知道這些相似基因在動物中非常重要，它作用于細(xì)胞分裂的時間選擇，神經(jīng)軸突生長，以及免疫系統(tǒng)功能正常。
但是zui令人驚訝的，這些基因同樣控制動物們對光的反應(yīng)。盡管我們像植物一樣，不會改變對光的反應(yīng)的形式，但是我們受到體內(nèi)的時鐘水平的影響。我們內(nèi)部的生物鐘讓我們保持一個24小時的生活節(jié)奏，這就是為什么當(dāng)我們繞著地球飛了一半的時候，我們會有時差反應(yīng)。但是這個鐘可以被光重置。數(shù)年前，我在紐約大學(xué)和賈斯汀.布勞合作，展示了突變的果蠅因為缺少這些基因而失去了感知光的能力。換句話說，如果我們改變它們的生物鐘，它們依然會保持時差反應(yīng)。
2、人們對于植物的想法應(yīng)該改變，對此你怎么看？
人們應(yīng)該意識到植物是復(fù)雜的生命體，它們是豐富的、有感知的生命。你知道，我們中的很多人把植物當(dāng)作是無生命的對象，跟石頭沒有多少區(qū)別。甚至許多人用絲綢花替代真花，或者用人工的圣誕樹當(dāng)作活的，這些事實就是我們對待植物的典型的方式。我知道不會有任何人用玩具狗來取代真的狗。
但是，如果我們意識到，所有植物生物學(xué)都?xì)w結(jié)于 “根” 對植物的進(jìn)化約束，“根”使植物無法移動，這時我們可以開始領(lǐng)悟一直蘊含于葉子和花中的極其復(fù)雜的生物學(xué)。根是一種巨大的進(jìn)化約束。它意味著植物不能擺脫惡劣的環(huán)境，不能因為尋找食物或者配偶而移動。因此植物必須發(fā)展了非常靈敏的、復(fù)雜的感知機能，以使它們在瞬息萬變的環(huán)境中生存下去。我的意思是，如果你感到饑餓或者口渴，你可以走到zui近的酒吧。如果你熱了，你可以向北移動，如果你正在尋找伴侶，你可以出去參加聚會。但是植物是不能動的。它們需要看到它們的食物在那里。它們需要感覺天氣，而且它們需要嗅到危險。然后它們需要能夠綜合所有這些動態(tài)的、變化的信息。我們沒有看到植物移動，但這并不意味著在植物體中沒有一個豐富的、動態(tài)的世界。
3.你說植物擁有嗅覺？
當(dāng)然。但是為了回答這個問題，我們必須為我們自己定義什么是“嗅覺”。當(dāng)我們聞東西的時候，我們感覺到一種混合在空氣中的揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)，然后以某種方式對這種氣味作出反應(yīng)。在植物界，zui明顯的例證，就是在水果成熟期間所發(fā)生的事情。你也許聽說過，如果你把一個成熟的水果和一個不成熟的水果放在同一個袋子里，那個不成熟的水果會熟的更快。之所以發(fā)生這種事，是因為成熟的水果向空氣中釋放一種催熟信息素，未成熟的水果聞到它，然后開始自我催熟。這不僅僅發(fā)生在我們的廚房里，而是甚至主要是發(fā)生在大自然中。當(dāng)一個水果開始成熟，它釋放一種被稱為乙烯的激素，這種激素被鄰近的水果感覺到，直到整棵樹和整個果園以基本同步的方式成熟。
植物利用嗅覺的另一個例子是，一種名為菟絲子的寄生植物如何找到食物。菟絲子不能進(jìn)行光合作用，所以只能依靠其他植物生存。它尋找寄主的方法就是依靠嗅覺。一株菟絲子可以檢測由鄰近的植物釋放在空氣中的微量的化學(xué)物質(zhì)，并且將挑選感覺zui合口味的。在一次典型的試驗中，科學(xué)家向我們展示，菟絲子喜歡番茄勝過小麥，因為它更喜歡番茄的味道。
4、那么聽覺呢？
這稍微有些棘手，因為大量的研究支持這樣的觀點，即植物擁有視覺、嗅覺、味覺和觸覺，但是對于植物聽覺能力的支持，則間接的來自于一些道聽途說的軼聞，比如音樂可以影響植物的生長。我們中很多人聽到過這樣的故事，植物在播放古典樂的房間里生長茂盛。然而，說得委婉些，很多關(guān)于音樂和植物的研究，都不是由植根于科學(xué)方法的研究員實施的。不用驚訝，在大多數(shù)試驗中，正如試驗者樂于見到的，植物在音樂中生機勃勃。
按照一種進(jìn)化的觀點，也許植物真的不需要聽覺。聽覺給人類和其他動物建立的進(jìn)化優(yōu)勢是作為一種方法，讓我們的身體提醒我們潛在的危險狀況。我們早期的人類祖先，可以聽到危險的肉食動物迫近他們時穿越森林的聲音，正如我們今天可以聽到疾馳而來的汽車的馬達(dá)聲。聽覺還使個人之間、動物之間能夠快速的交流。大象可以在轟鳴的環(huán)境中和長途跋涉的旅行中，通過發(fā)出次聲波找到數(shù)英里之外的同伴。丟失在大洋里的海豚幼崽，可以發(fā)出悲傷的啾啾聲，讓海豚媽媽找到它。這些情形的共同點，就是聲音可以使信息的交流和響應(yīng)更快速，它經(jīng)常被用到——從火災(zāi)中逃生，躲避襲擊，找到家庭。
但是植物是生根的、固定的生物體。它們可以向太陽生長，向大地俯身，但是它們不能逃跑。它們不能逃離。它們不能隨季節(jié)遷移。如上所說，我們在我們的世界中使用的聲音信號，對植物來說是無關(guān)的。
盡管如此，我必須就我所聽到的來指出，一些zui近的研究顯示，植物也許可以對聲音作出回應(yīng)。不是對音樂，那對一株植物來說是不相關(guān)的，而是對某種振動。拭目以待，這會非常有趣。
4、植物之間相互交流嗎？
就基本層面來說，是的。但是我猜想它關(guān)乎于你是如何定義交流的。毫無疑問，植物對來自其它植物的提醒作出回應(yīng)。比如，如果一棵楓樹收到臭蟲的攻擊，它會向空氣中釋放一種信息素，使鄰近的楓樹檢測到。這使得收到信息素的楓樹開始產(chǎn)生化學(xué)物質(zhì)，幫助它竭力避免即將發(fā)生的臭蟲攻擊。因此從表面判斷，這是毫無疑問的交流。
但是我認(rèn)為我們依然必須問到動機的問題（我們在描述植物的時候是否可以使用這個詞，請遷就我一下）。是否樹們之間的交流，意味著受攻擊的樹提醒它周圍的樹？或者它可以做的更巧妙嗎？也許另一個說法更有意義，即受到攻擊的樹枝，正在和同一棵樹上其它的樹枝交流，以做出自救的努力，而此時那些鄰近的樹，恰好竊取到這種信號并從中獲益。
關(guān)于這種類型的交流，還有其他的例證。比如，一項zui近的研究顯示，植物之間的交流，還可以通過在根與根之間傳遞信號。在這種情況下，“講話”的植物已經(jīng)受到了干旱的威脅，而它“告訴”鄰居做好準(zhǔn)備以應(yīng)對缺水。我們知道這種信號通過根傳遞，是因為這從來沒有發(fā)生在兩個相鄰的罐養(yǎng)的植物之間。它們必須擁有相鄰的根。
5、植物擁有記憶嗎？
很確定的，植物擁有多種不同形式的記憶，和人一樣。它們擁有短期記憶、免疫記憶甚至隔代記憶！我知道，對于有些人來說這是一種難以理解的觀念，但是如果記憶承擔(dān)的功能包括形成記憶（編碼信息），保留記憶（存儲信息），喚醒記憶（取回信息），那么植物的確記得住。比如，捕蠅草為了閉合，需要其葉子上的感覺毛有兩根被昆蟲觸碰到，所以它得記住*根感覺毛已經(jīng)被觸碰了。但是這個過程只持續(xù)約20秒，然后它忘記了。小麥的幼苗在開始成長孕育果實之前，要記得它們已經(jīng)度過了冬天。一些承受惡劣條件的植物遺傳給子孫的，是對同樣惡劣條件的更強的抵抗力。zui近的研究顯示，一種類型的跨代記憶同樣存在于動物中。存在于捕蠅草中的短期記憶是基于電流的，很像神經(jīng)活動，而長期記憶是基于實驗胚胎學(xué)——基因活性的改變，不需要DNA編碼的改變，依然可以從父輩傳給下一代。
6、那么，你會說植物“思考”嗎？
不，我不會，這只是我自己的想法。對我來說，想法和信息處理是兩個不同的概念。既然這真的已經(jīng)接近哲學(xué)，因此在這里我必須慎重一些，但是我認(rèn)為決心明確的想法需要一顆高度發(fā)達(dá)的腦袋和自知意識，或者至少是認(rèn)知意識（自知意識：我們想到自己記住了某物時頭腦中產(chǎn)生的這種意識狀態(tài)是自知意識，它是回憶的，并具有具體情節(jié)）。在我的理解中，植物展示的失知意識的元素中不包括思考的能力（失知意識：語義性和非回憶性的）。即便從一株植物因為沒有大腦而感覺不到疼痛，我就不認(rèn)為它會思考。
7、在植物的行為和人類大腦的行為之間，你看到任何相似之處嗎？可以建立不包括神經(jīng)元的植物神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)嗎？
首先，盡管冒著被zui親近的朋友嘲笑的風(fēng)險嗎，我認(rèn)為植物神經(jīng)生物學(xué)作為學(xué)術(shù)術(shù)語是可笑之極的，就好像我們說人體花卉生物學(xué)。植物沒有神經(jīng)，正如人類不長鮮花。
但是，你無需為了細(xì)胞之間的通訊以及信息的存儲和處理而擁有神經(jīng)細(xì)胞。即便在動物中，也不是所有的信息都由大腦處理或存儲。大腦在復(fù)雜動物的高階處理過程中占主導(dǎo)地位，而不是在簡單動物中。植物的不同部分通過細(xì)胞、生理和環(huán)境狀態(tài)相互溝通。比如，根的生長依賴于一種荷爾蒙激素信號，它由嫩枝的頂端產(chǎn)生并傳輸?shù)秸谏L的根。葉子傳送信號至嫩芽的頂端，告訴它們開始形成花朵。諸如此類，如果你真的想做一些類比，植物整體就類似于大腦。盡管植物沒有神經(jīng)細(xì)胞，但是植物產(chǎn)生刺激神經(jīng)組織的化學(xué)物質(zhì)，并能被其影響。比如，谷氨酸受體是一種人類大腦必須的神經(jīng)受體，它用于記憶的形成和學(xué)習(xí)。雖然植物沒有神經(jīng)細(xì)胞，但它們的確擁有谷氨酸受體，而且讓人匪夷所思的是，抑制人體谷氨酸受體的藥物，對植物同樣有效。通過研究植物體中的這些蛋白質(zhì)，科學(xué)家們已經(jīng)知道谷氨酸受體如何在細(xì)胞的通訊中起到媒介的作用。因此，也許這個問題應(yīng)該和神經(jīng)生物學(xué)家討論，是否可以建立一門人體植物學(xué)，不包括花兒。
達(dá)爾文，偉大的植物研究者之一，提出了如今名為“根大腦”的假說。達(dá)爾文提出，根的頂端——我們稱之為分裂組織的部分，扮演著低等動物大腦的角色，接受感覺輸入并指揮行動。一些現(xiàn)代研究團(tuán)體依然在延續(xù)這條研究路線.