生物學家親眼見證:植物也有記憶(圖)


大家都認得它——含羞草(Mimosa pudica)。它的葉片很敏感,被輕輕觸碰就會閉合。(網路圖片)

一篇讓人大跌眼鏡的論文,作者是西澳大學的生物學副教授莫妮卡·加利亞諾(Monica Gagliano)。她有一棵草,不但「記得」自己身上發生了什麼,記憶還保留了將近一個月!她親眼見證了這一切。

園丁們稱含羞草(Mimosa pudica)為「那種敏感的植物」,因為即使是輕輕一碰,或者把它拋下去、驚擾它,幾秒鐘內,含羞草小小的葉片就會合上,像是害怕又像是警戒地蜷縮起來。看它害羞的樣子超有趣的。

植物也有記憶?為了證明,科學家做出這樣的實驗……

含羞草非常敏感。加利亞諾知道這一點,她是這麼做的:她找來了一堆含羞草,把它們栽在小花盆裡,再將花盆分別安裝到特製的裝置上,利用滑輪軌道讓花盆下落。


實驗用的特製裝置。(圖片來源:Robert Krulwich)

每盆含羞草的下落距離大約是15厘米,不是1次,而是連續60次(每兩次下落間隔5秒鐘)落下。這些植物會滑落到柔軟的、像墊子一樣的泡沫中,以作緩衝。下落速度足以刺激植物,讓它們小小的葉子捲成防禦性的弧度。

然而,15厘米是一段非常短的距離,不足以對植物造成傷害。所以,加利亞諾想知道,如果她讓56株植物每株都下落60次,這些植物最後會意識到「不會有任何糟糕的事情發生」嗎?會不會有植物不再因此捲起來呢?

換句話說:會不會有植物利用「記憶」來改變自己的行為呢?

為了弄清這個問題,她繼續進行實驗。並且——就如她在論文中所寫的一樣——她很快就觀察到有些植物在下落時沒有完全閉合葉片。也就是說,植物似乎發現了下落不會對自己造成傷害,所以,越來越多的植物不再保護自己。後來,加利亞諾告訴一群科學家:「最後,含羞草的葉片完全張開……它們已經完全不在乎了。」

這真是植物有記憶的證據嗎?還是別的原因造成的?懷疑主義者提出,也許我們看到的只是一堆累趴的植物。捲起來是個力氣活,要消耗能量。下落60次之後,它們可能只是被「榨干」了——因此才沒有觸發它們的防禦機制。

不過,加利亞諾預計到了這樣的質疑,她把一些「精疲力竭」的含羞草放到搖床中,晃動它們。葉片馬上就會蜷起來:「哇,這可不一樣。這是一種以前從未出現過的情況。」


含羞草在強照明(HL)和弱照明(LL)條件下的適應訓練。再+0min時刻,每棵含羞草接受60次掉落;10分鐘後,所有含羞草葉片自然恢復展開狀態,然後接受第二輪掉落訓練。此後,1,2,4,6小時後各有一輪訓練。在+6h的適應訓練結束後,馬上將含羞草置於250rpm的搖床上搖晃五秒(DIS-hab),然後馬上進行最終輪的掉落訓練(+10min post-DIS-hab)。在此實驗中,20棵含羞草幼苗在訓練日各只進行一次掉落(CTR)。縱軸顯示含羞草在各節點的葉片打開程度。(網路圖片)

她指出,植物改變行為的最合理解釋,就是它們有「之前」的概念。含羞草沒有蜷起來,是因為它們在「之前」發現沒必要這麼幹,並且記住了這一點。

在搖晃含羞草的一週後,她重新讓它們下落。這並沒有讓它們警覺起來,含羞草依然伸展著葉片。一週又一週,她重複著實驗,直到28天後,這些植物仍然「記得」它們學到的東西。這算是保留得相當久的記憶了。加利亞諾提到,蜜蜂在幾天內就會忘記它們發現的事情。

但沒有大腦它們是怎樣做到的呢?

「植物是沒有大腦。」加利亞諾在論文裡寫道,「但它們有一套精細的……信號轉導網路。」會不會有什麼化學物質或激素的「聯合機制」維持著植物的記憶呢?這個機制和動物大腦有本質的差別,可能是一種分散式的智能,以某種我們尚不理解的方式運行。但是加利亞諾認為,含羞草正激勵著我們弄清這個問題。

《紐約客》雜誌​的撰稿人邁克爾·波倫(Michael Pollan)曾和加利亞諾一同參加一個科學會議。他在《紐約客》上繪聲繪色地描述了加利亞諾是怎樣遭到了生物學家的群嘲——他們對「植物也有智能」的觀點嗤之以鼻。他們堅決認為,植物基本上就是遺傳的機器——它們無法從經驗中學習或改變行為。波倫寫道,加利亞諾的觀點「引發了強烈的反響,也許是因為她模糊了動物與植物間那條清晰的分界線。」

植物是萬年老三,比不上動物,更比不了高高在上的「冠軍」人類。加利亞諾給予了植物和動物相似的能力,因而動搖了這種等級差異,挑戰了萬物的秩序。

我們總以為,因為擁有強大的大腦,所以我們人類是獨一無二的。我們數以萬億計的神經元是記憶、感覺、意識的關鍵。沒有大腦的生物顯然做不到這點,所以理所當然地,植物沒有「記憶」。

但加利亞諾說,也許,它們有。

她在論文結尾說,「我們的實驗結果引出了一個清晰的,也相當不同尋常的結論:不同以往的觀點,記憶也許不需要常規的動物神經網路和通路;毫無疑問,大腦和神經元是一套精細異常的系統,但對於學習過程,也許這既非唯一途徑,亦非必備要素。」

也許有一天,她會找到證明她觀點的那種植物。

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