從植物記憶到植物智能

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見過含羞草的朋友都知道，含羞草在受到刺激時，葉片會收縮，像害羞了一樣。但是，會玩科學家可不會止步於此。佛羅倫薩大學的一位叫Stefano Mancuso的科學家曾做過一個有點像是虐待植物的實驗：將含羞草反覆地摔。摔了60次後，可憐的含羞草已經對這種「虐待」習以為常。接下來的一個月里，「麻木」的含羞草再被摔時葉子也不會收縮。

有人會說：會不會是因為葉子被摔壞了？並不是。在這段「麻木」的時間裡，含羞草在受到觸碰、搖晃等刺激時，葉子依然能正常收縮。

古希臘哲學家亞里士多德認為，「靈魂」有以下特性：（1）運動，以及（2）感知、辨識和思考。由於當時人們對自然的觀察能力有限，看起來一動不動的植物顯然是非常「低級」的。隨著人們對大自然的理解不斷加深，植物早就不再是一動不動、毫無感知能力的無聊存在。越來越多的證據表明，植物不僅有記憶，甚至還可能有智能。

記憶是什麼？記憶是一種能力。一個有記憶的個體能接收外界的信息，儲存該信息，並在未來利用已儲存的信息。動物的記憶如此，電腦的記憶亦是。植物同樣的也擁有記憶的能力。「因為植物沒有和我們類似的神經系統，所以沒有記憶和智能」和「因為蝙蝠沒有和鳥類類似的羽毛，所以不能飛」一樣，都是因為錯誤地預設了必要條件而得出的武斷結論。

先說短期記憶。植物能記住自己之前所受的刺激，甚至還能「讀秒」。捕蠅草葉子上有許許多多的觸發毛。它的觸發毛中如果有兩根在大約20秒內被物體觸動，葉片就會閉合，也就是說它要記住此前有一根被觸動過，並開始記秒數。捕蠅草還能記住觸發毛被觸發的次數。抓住獵物之後，捕蠅草會在觸發毛被觸動5次以後開始分泌消化液。

記住這些有什麼用呢？捕蠅草每一次合攏都需要耗費大量能量，如果抓到的獵物太小，吃到的肉都沒有消耗的多，就算抓住了也得不償失。如果兩根毛髮觸發的時間差超過20秒，捕蠅草就知道這個獵物可能太小了，也就不會去吃了。除此之外，掉進捕蠅草夾子里的不一定是動物，也有可能是落葉之類的沒營養的東西。所以捕蠅草需要等獵物掙扎一下，觸碰觸發毛5次，確定被抓住的是營養豐富的動物之後再分泌消化液。這樣就可以節約自己寶貴的消化液了。

再說長期記憶。之前Stefano Mancuso的實驗說明了含羞草可以記住無害的刺激，以免在之後的日子裡不必要地消耗能量。除此之外，植物還能記住自己曾經受到的傷害，並在特定的時候回憶起來，以此決定自己之後的生長方向。

法國植物學家Michel Thellier曾做過一系列實驗研究植物對傷害的反應。首先在第一組實驗中，他將鬼針草幼苗的頂芽切除，他不出意外地觀察到觀察到幼苗的兩個側芽開始對稱地生長。第二組實驗中，他同樣將鬼針草幼苗的頂芽切除。但與之前實驗不同的是，在此之前他還在其中一個子葉上用針扎了洞。結果他發現第二組幼苗的側芽發生了不對稱的生長：靠近未受傷子葉的側芽長得比靠近受傷子葉的側芽更快。之後的實驗表明，側芽生長的不對稱性也和扎針的次數有關。植物似乎可以判斷自己受傷的嚴重性：子葉被扎針的次數越多，側芽生長的不對稱性就越強。植物記住了自己受傷的信息，並且在必要的時候回憶起之前的信息，為之後的生長方向做決策。

這個對於植物有什麼用呢？植物雖然不能撒腿就跑，但也還是有躲避危險的能力。如果植物在一個方向受到了傷害，那估計繼續往那邊長也不會有什麼好結果，這時還不如換個方向長，減少自己再被傷害的可能性。

在植物記憶被學術界漸漸認可的同時，植物智能（Plant Intelligence）也開始成為了一個嚴肅的話題。Stefano Mancuso教授（沒錯，就是前文提到的摔含羞草的那位）在2004年提出了植物神經學這一至今仍具有爭議性的概念。他現在正領導著世界上第一個研究植物智能的實驗室：InternationalLaboratory of Plant Neurobiology （LINV）。

「如果你將智能定義為解決問題的能力，那麼植物能教會我們許多東西。」Mancuso教授說，「智能，可不僅僅是有個大腦這麼簡單。」

植物根尖的分生區是植物中非常細小的一部分，但是這小於一毫米的部位確是植物中耗氧量最高的地方。更重要的是，這些分生區會發出電信號，指導著植物的生長，就像我們的神經元一樣。一株黑麥中有大約1150萬個根尖，它們就像一個個微小的「腦」一樣給出指令，並且相互交流。

植物的根系形成了網路的結構，和我們的互聯網相似。當我們去掉90%的互聯網時，互聯網依然可以運作。同樣的，當我們去掉植物90%的根系時，植物依然也可以正常生長。在開發網路時，我們也許可以向植物請教。

除此之外，植物還能給予我們科技靈感。我們在製造智能機器人的時候，總是會不自覺的想到要去模仿人或者其他動物。但為什麼沒有什麼人會想到植物呢？當我們想要開疆擴土時，不應該向植物請教嗎？畢竟這可是他們的強項。歐洲航天局就在試圖設計和製造植物仿生機器人：它的「根系」能探索土地和分析環境，而「葉子」和「莖」則用來獲取能量以及交流。

從古至今，人們往往會不可避免地認為和人類越相似的生物越「高級」，因此植物就被理所當然地打上了「低等」的標籤。但是，隨著人們科學研究水平的不斷提升，對自然界各種現象的理解加深，「勿謂花無言」已經不再僅僅是文人雅興而已。植物的世界可能比我們之前想像的要複雜得多，而且在某些領域，我們還應該向它們學習。

比「榆木腦袋」更傷人的是「榆木比你還聰明」。

參考資料

Michael Gross. Could plants have cognitive abilities? Current Biology 2016

亞里士多德《靈魂論》

Michel Thellier. Plant Responses to Environmental Stimuli 2017

Nicole Martinelli. Smarty Plants: Inside the World"s OnlyPlant-Intelligence Lab. WIRED 2007

Stefano Mancuso. The roots of plant intelligence. TED 2017

https://www.ted.com/talks/stefano_mancuso_the_roots_of_plant_intelligence/transcript

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