植物也可以思考、感受和學習

利維坦按：此文由利維坦用戶「銀色子彈」翻譯自《New Scientist》，可以算是前兩天《你想過這個問題沒：植物會思考嗎？》一文的延展。這篇文章其實涉及到一個有關什麼是「智慧」的定義，按照一般的解釋，智慧是「（狹義的）是高等生物所具有的基於神經器官（物質基礎）一種高級的綜合能力，包含有：感知、知識、記憶、理解、聯想、情感、邏輯、辨別、計算、分析、判斷、文化、中庸、包容、決定等多種能力。智慧讓人可以深刻地理解人、事、物、社會、宇宙、現狀、過去、將來，擁有思考、分析、探求真理的能力。」

如果按照這個定義，植物是否具備「智慧」呢？於是這又涉及到了「植物神經學」的定義——植物的確沒有神經元，但它們能夠敏銳地感知到周圍的世界，也可以在沒有神經元參與的情況下來記憶東西。所以，極具黑色幽默的問題自然會出現在文章結尾——如果植物是具備「智慧」的，如果它們是能夠感到疼痛的……那麼素食主義者們會問的問題也許會是：「我該吃什麼呢？」

文/Anil Ananthaswamy

譯/sherlockshaw

原文/www.newscientist.com/article/mg22429980-400-root-intelligence-plants-can-think-feel-and-learn/

由於擁有地底下的「大腦網路」和反應與記憶能力，植物有其獨特的智慧形式，它們甚至會因疼痛而大聲喊叫。

史蒂夫·西萊特整個職業生涯中都在與巨型植物打交道。他攀爬並研究了北加利福利亞海岸線一帶的大型紅杉的樹冠層。有時當他從一棵樹頂橫穿到另一棵時，他會驚嘆於周圍的這些生命體。「在這個90米高的地方，你會有一種身處能呼吸、有生命的古老森林中的感覺。」史蒂夫說道。史蒂夫是加利福尼亞州洪堡州立大學的教授，他說：「你所處的地方使得你可以和另一個運作完全不同的有機體相互交流。」

亞里士多德與紅杉樹打交道後，他把植物打發到他「生命階梯」理論中的最低層，而植物學家一直受他這一理論的折磨。幾個世紀以來，幾乎沒人敢挑戰他的判斷。現在這一情況終於發生了改變。在過去的幾十年里，研究者一直努力更加嚴肅的對待植物，他們發現植物有著對他們周身環境以及對其他植物的複雜覺知，並且可以交流他們所感知的信息。也有證據表明植物有記憶能力、可以合成大量信息，也許還有注意能力。一些植物學家聲稱植物是智慧生物，有它們自己的一套神經生物系統。他們甚至會有意識進行初步的交談。

查爾斯·達爾文應該會贊同這個觀點。對於亞里士多德僅僅因為植物不能動而否認植物像我們和其他動物一樣擁有生命這個觀點，他提出了嚴肅的質疑。他的一本1880年出版的名為《植物運動的力量》的書引起了爭議。但是即使有了達爾文的支持，一個多世紀以來，植物仍然不被生物學家認為是智慧生物。

達爾文《植物運動的力量》

接著在1900年，印度生物物理學家賈格迪什·錢德拉·玻色開始了一系列的實驗，這些實驗為現在稱為「植物神經生物學」的學科奠定了基礎。他認為植物會十分活躍地探索周邊的環境，並且擁有學習和為目標改變行為的能力。他說，這些行為的關鍵在於植物的神經系統。過去被認為起輸送營養作用的主要位於韌皮部的血管組織，玻色則認為它使得信息以電子信號的形式環遊有機體內部。

玻色的觀點也遠超出他所處的時代。直到1992年，他關於植物廣泛傳播的電子訊號的觀點受到了強烈的支持，當時研究者們發現弄傷一個西紅柿苗會導致很大範圍內的植物產出一種特定的蛋白質，而且這種反應的速度只能歸結為電子信號，而非化學信號通過韌皮部，這正如玻色所假設的一樣。這打開了植物行為研究的大門。

緩慢但並不愚蠢

即使是這樣，再過了10年後，才有英國愛丁堡大學的安東尼·特里瓦夫斯成為第一個正式引入植物智慧這一主題的人。安東尼將智慧定義為感知環境、加工和合成這類感覺信息並決定採取何種行為的能力。他說：「植物行為研究的最大問題一直都是你不能見證它是如何進行的，」有一些例外，比如捕蠅草的捕食。「但最明顯的植物行為是生長，而生長是十分緩慢的，」他說道。這個問題已經由於延時拍攝技術與照相技術的出現而減少了。

用菟絲子植物做例子，在延時拍攝中，一棵菟絲子幼苗看起來像在嗅空氣，以此來尋找宿主，當它找到了一個，它會猛衝過去並纏繞住它的「受害者」。它甚至會表現出一種偏好，比如選擇西紅柿而非麥穗作為宿主。特里瓦夫斯說：「它行動起來非常像條蛇，你不會再質疑植物是有智慧的有機體，因為它們行動得正如你期望動物所具備的行動方式一樣。」

菟絲子

特里瓦夫斯一提出植物智力的觀點，立即得到了其他研究者的支持。以至於到了2005年，一個以促進討論和改變人們思考植物的方式為目的的植物神經生物學社群建立起來。其中一個創建者，義大利佛羅倫薩大學的斯特凡諾·曼庫索說：「現在有一種大腦沙文主義，即我們會認為大腦是擁有智慧的必備條件。」實則不然，雖然沒有神經元和像動物一樣的神經系統，植物仍然可以十分完美的進行加工和合成信息，隨之產生行為，這就可以稱之為智慧。曼庫索和該社群的合夥創建者弗蘭蒂澤克·巴拉斯加認為，植物根部是產生智能的關鍵。

義大利佛羅倫薩大學的斯特凡諾·曼庫索說：「現在有一種大腦沙文主義，即我們會認為大腦是擁有智慧的必備條件。」實則不然，雖然沒有神經元和像動物一樣的神經系統，植物仍然可以十分完美的進行加工和合成信息，隨之產生行為，這就可以稱之為智慧。

植物根部是一個複雜的集合。最底端是根冠，它穿過土壤來為根部導航和保護根部，同時它也可以感知較大範圍內的物理環境性質，比如重力、濕度、光照、氧氣和土壤營養。在其之後是分生區，它是快速分裂細胞的區域。更靠裡邊的是伸長區，在這裡細胞變長，從而使根部變長也變得彎曲。同時在分生區與伸長區之間的區域是被稱為轉化區的不尋常的區域。傳統意義上，它被認為是沒有任何作用的，但巴拉斯加和曼庫索認為這正是植物神經中樞所在。

地底下的智慧

他們已經發現轉化區具有電活性。而且，其中有一種可以調節植物生長的叫植物生長素（auxin）的激素，在被稱為囊的蛋白質容器里輸送蛋白質，一旦它們卸下負荷還可以再次被使用。這和動物大腦里的神經遞質的運輸相近，在動物大腦里，囊的循環利用被認為對通過突觸進行的高效而精準的信息交換很重要。這個轉化區也是主要的耗氧區，與之類似的是人類的大腦。所有的這些現象讓巴拉斯加和曼庫索認為當根冠收集了感覺信息後，通過轉化區轉化為指令給伸長區，由此控制了根部的行為。

有趣的是，這與達爾文的「根部大腦」的假設相一致。在《植物運動的力量》的最後一段，他激勵讀者把根部想成植物的智慧終端。提到植物的主根或胚根，他寫道：「毫不誇張地說，胚根尖端的活動像某種較低等動物的大腦一樣。」

「他再一次對了，」曼庫索說道，「如果我們需要找到植物的綜合加工區域，我們應該看看它的根部。」

和動物智慧相同的地方可不止如此。除了令人著迷的根部轉化區可以像大腦一樣運作以外，許多植物細胞可以完成類似神經元活動。「在植物里，幾乎每一個細胞都可以生產和傳送電子信號。在植物根部，每一單個活細胞都可以如此。」曼庫索說道，同樣的，韌皮部也極其具有電活性，並且能快速發出電子信號。「這就是某種意義上的『大軸突』，從莖尖延伸到根尖。」巴拉斯加說道。

加拿大基隆拿地區的英國哥倫比亞大學的蘇珊·默奇（右），已經證明了像百憂解、利他林、脫氧麻黃鹼這些會擾亂我們大腦神經遞質的葯也會給植物施加相同的影響。

還有一個不尋常的事實是，植物會產生在動物大腦充當荷爾蒙和神經遞質的化學物質，比如血清素、Y-氨基丁酸和褪黑素。沒有人確切地知道這些化學物質在植物中的意義，也可能僅是植物和動物由於完全不同的緣由進化出相近的分子。不管怎樣，加拿大基隆拿地區的英國哥倫比亞大學的蘇珊·默奇，已經證明了像百憂解、利他林、脫氧麻黃鹼（譯者註：中樞興奮葯）這些會擾亂我們大腦神經遞質的葯也會給植物施加相同的影響。她說：「實在搞不清楚一株植物是能運送還是製造出褪黑素、血清素，實際上植物根部的發展是非常奇怪的，它們是畸形而不連貫的。」

雖然有以上發現，「植物神經生物學」這名字就算在一些支持聲音最大的人中也是存在爭議的。以色列特拉維夫大學的丹尼爾·查莫維茲說這名字是一個矛盾修辭。「植物恰恰是沒有神經元的，這就像是說『人類花卉生物學』一樣，」他說道。確實，植物神經生物學社群受到了太多的阻力，以致於它的創建者被迫把它的名字改為爭議較少的植物信號與行為社群。

儘管如此，查莫維茲和其他人並不反對植物對它們所處的環境有著十分敏感的覺知，並有能力用複雜的方式加工、整合信息。事實上，植物對於它環境的覺知恰恰是經常比動物要敏銳，因為植物無法逃離危險，所以必須感知並適應它。例如，動物只有少量光感受器來感知光線，而植物有15個。查莫維茲說：「植物可以敏銳地感知它們的環境，它們可以感知光的方向和性質。不管我們稱其為味覺、嗅覺還是信息素，它們用化學物質來進行交流。在被撫摸時或他們被風吹得搖晃時，植物是『知道』的。它們可以精確地整合所有這些信息，而且它們可以在缺乏神經系統的情況下完成整個整合過程。」

植物同樣也可以不需要神經元參與來記憶東西。根據查莫維茲的觀點，記憶可以被定義為「記錄、儲存一件事情，並且過些時候為了做某事而進行回憶」。而植物明顯可以做到這些。例如：僅是一次觸碰不足以觸發捕蠅草像下頜一樣的葉子，它會記住第一次觸碰，如果它在30秒內再感受到第二次觸碰，它就會迅速關閉葉片把蟲包住。這是因為第一次觸碰引發分子組成陷阱所用的剛毛，第二次觸碰促使這些分子集中起來通過一個「門檻」，導致電子脈衝激發出陷阱。

僅是一次觸碰不足以觸發捕蠅草像下頜一樣的葉子，它會記住第一次觸碰，如果它在30秒內再感受到第二次觸碰，它就會迅速關閉葉片把蟲包住。

聰明的植物

甚至還有證據表明植物擁有長時記憶。含羞草當被觸摸時可以關閉它的葉子，但是這種防禦性行為需要能量，因此它不會在非必要情況下濫用它。當曼庫索和他的同事從15厘米高的地方丟一盆含羞草到泡沫板上時，含羞草會關閉葉子來應對墜落。但在僅僅4到6次墜落之後含羞草就會停止關閉，就好像它們意識到墜落不會有危險。但是，它們在身體被觸碰後仍然會繼續關閉葉子，因為被觸碰一般意味著會被吃掉或受到傷害。曼庫索說：「甚至在一個月之後，它們有能力區分和明白哪種刺激是危險的，哪種不是。」

這些行為都是非常聰明的，但這不是智能。查莫維茲說道：「我不喜歡『植物智能』這個術語。我們甚至都不知道對於人類來說智能意味著什麼，如果你讓5個心理學家聚在一起你會得到20個不同的定義。」

默奇同意上述觀點。她承認植物看起來擁有許多使得植物擁有智能成為可能的因素—感覺、覺知、信息整合、長時記憶和適應性學習—但她不認為這些加在一起可以構成智能。而且雖然花了多年研究高聳的紅杉樹，西萊特仍然充滿疑惑：「我不會將其稱之為智能，但可稱為覺知，這些樹對他們的環境的感知很敏銳，而且他們會用許多我們能測量的行為方式來回應環境。」

但是雖然許多研究者十分謹慎，其他人仍然想把我們思考植物的方式推到更具爭議的領地中去。巴拉斯加認為植物甚至也許可以感到疼痛，並主張這就是植物有某種意識的標誌。動物會被諸如乙烯氣體類的麻醉藥物給「放倒」。植物則會釋放乙烯來調節從發芽到果實成熟的所有過程。它們也會在壓力狀態下釋放乙烯—比如當遭受捕食者襲擊或被人類砍伐時—而且周圍的植物可以感覺到。默奇說：「乙烯相當於植物的尖叫。」但巴拉斯加更進一步指出，這種氣體的大量釋放其實是植物準備好被吃掉了。他說：「如果你把乙烯當做麻醉劑，並且假設有些有機體在壓力下會釋放乙烯，你就會得出結論是植物也許能感受到疼痛。」

甚至巴拉斯加也同意，這些觀念是十分具有爭議性和猜測性質的。作為當今唯一的植物哲學家，西班牙維多利亞市巴斯克地區大學的麥克爾·馬德爾說：「為了避免在爭論中簡單的將一種觀點與另一種觀點對立起來，我們需要一個不同的框架來開始考慮意識和智力的概念。」他支持用一種現象學的方式來理解植物，這就涉及到一個問題：從植物的角度來看這個世界看起來是什麼樣的？

他說：「我們的任務是用某種方式從人類的身影中分離出來，思考注意、意識和智力的含義。我想要我們用一種不同的方式重新考慮智力的含義，這種方式認為人類智力、植物智力和動物智力是更寬泛概念中不同的亞種類，這種更寬泛的概念可以某種方式包括這些不同的生命形式。」

默奇已經開始將這些問題帶入她的某個課堂中，使得生物化學和創造性寫作的學生一起思考植物智慧問題。她說：「不可避免的是，聽眾中會有一位素食主義者提問：『那我能吃什麼？』」

這可能看起來像是個輕率的回應，但深入思考植物是否具有智慧可以引導我們改變我們的生活方式。就像馬德爾指出的，植物固有的特性意味著它們不能在與他們生長的地方相反的環境下生存下來。相反，它們成為無數有機體中的焦點。他說：「也許我們可以用它們來為我們做榜樣，來緩和一下我們與所處環境的過度的隔離，而這種隔離大部分導致了我們發現自己身處的巨大的環境危機中。」