植物“智慧”的奥秘

科学家们正在讨论诸如记忆、意识以及交流这些概念是否可以应用于植物王国。

植物的“感知”

2021年冬，我来到威斯康星州麦迪逊市，参观西蒙·吉尔罗伊（Simon Gilroy）的实验室。

研究人员带我进入一个显微镜室，关闭灯光，并递给我一把浸泡过谷氨酸溶液中的镊子。谷氨酸是人类大脑的重要神经递质，研究发现它也有助于植物的信号传递。我用镊子用力夹住叶脉，透过显微镜，观察到绿色荧光从受损部位扩散开来，像霓虹灯一样闪烁，仿佛在回应我的触碰。这种现象不禁让人思考：植物是否拥有某种“意识”？

过去，意识被视为人类和部分动物的专属。然而，近些年的研究表明，植物能够感知声音、储存信息，甚至通过化学信号与其他植物或动物“交流”。一些植物学家因此认为，植物也有智慧。

从假设到实验：植物也能“交流”

1973年出版的《植物的秘密生活》一书既有许多科学事实，也有着天马行空的预测。书中提到植物有感觉和听觉，甚至有对音乐的偏好，还提到植物会对带有恶意的想法作出反应。这本书的畅销，激发了科学家对植物研究的兴趣。但科学家们对书中内容的相关实验，均以失败告终。因此，无论是科学基金，还是学术期刊都对此类研究持审慎态度。这一领域的研究者要么改弦更张，要么干脆退出了科学界。

直到这本书出版10年后，华盛顿大学的动物学家兼化学家大卫·罗兹（David Rhodes）发表了一篇论文，才重新开启了有关植物交流问题的研究。罗兹观察到附近的一片森林因毛毛虫的入侵，树木大量死亡。但随后形势逆转：毛毛虫开始大量死亡。为什么？罗兹发现，原因在于树木彼此之间进行了交流。尚未遭受虫害的树木提前做好了准备，改变了叶子的成分，将叶子作为武器，最终毒死了毛毛虫。

科学家们以前就知道植物可以通过根系交流，但这次情况有所不同。这些树木相距甚远，根系不可能连接在一个根系系统，它们是通过空气传递信号的。众所周知，成熟的水果会释放出乙烯气体，促使其附近的水果也开始成熟。因此，植物的化学物质可能携带了其他信息，比如森林正在遭受攻击，然后漂浮在空气中传递信号。

然而，这种想法与科学界对植物的基本认知背道而驰。传统认知认为植物根本不可能主动做出行为，或者拥有如此戏剧性或策略性的反应。所以，当罗兹在学术会议上提出自己的假设时，大部分科学期刊都不愿意冒险刊登如此“离经叛道”的论文，而他本人也受到了同行的嘲笑。

但罗兹的实验推动了新的研究方向。我们现在知道，植物的化学信号不仅能被其他植物解读，有时候甚至昆虫也能解读。但即使如此，科学界仍对植物是否有意交流这一话题争论不休。

植物的能动性和“神经系统”

然而，我们很难验证植物的意图。不过，这并未削减西蒙·吉尔罗伊对植物生命力的好奇。20世纪80年代，吉尔罗伊曾在爱丁堡大学跟随著名植物生理学家安东尼·特雷瓦瓦斯（Anthony Trewavas）学习。早在当时，特雷瓦瓦斯就开始用大胆的语言来描述植物，发表了论文和著作，为植物智慧和意识提供科学依据。最近，吉尔罗伊则同特雷瓦瓦斯一同提出了植物能动性的理论。植物会主动追求目标，并在这一过程中塑造它们所扎根的环境。不过，吉尔罗伊跟我强调，这里的能动性仅限于生理学层面。但遗憾的是，当他深入研究这种行为背后的机制时，仍是一无所获。因为植物并没有脑神经元类似的结构。

而要证明植物有智慧，就必须回答下列问题：没有大脑，植物如何协调身体应对外界刺激？外界信息如何转化为对植物有利的行动？在没有大脑这种集中的信息处理中心的情况下，植物如何感知世界？

几年前，吉尔罗伊和他的同事丰田正嗣（Masatsugu Toyota）开始研究这些问题，在实验室开展各项实验。研究表明，植物传播信号的速度之快，和电信号差不多，或者可能它们本身就是一种电信号。

整个系统类似神经系统。有研究人员撰文成吉尔罗伊的发现为植物的“类神经系统信号传递”。这一观点甚至引起了其他学科研究者的注意。纽约大学的神经科学家鲁道夫·利纳斯（Rodolfo Llinás）与西班牙萨拉曼卡大学的塞尔吉奥·米格尔·托梅（Sergio Miguel Tomé）提出，将神经系统定义为仅动物所有的说法没意义。相反，他们认为，应该将其视为一种可能存在于其他有机体中的生理系统，即使形式不同。

这一理论支撑来源于趋同进化，即两类在亲缘关系上很远的生物，因为长期处于相似的生活环境而演化出相似的特征。例如鸟类、蝙蝠和昆虫都分别独立进化出了翅膀，都有了飞行能力。

因此，如果自然界存在多种形式的神经系统，那么植物显然也拥有一种类似系统。为什么不能称其为神经系统呢？

植物的“记忆”：没有大脑也有智慧

植物学研究员提洛·亨宁（Tilo Henning）和伯恩植物园主管马克西米利安·维根德（Maximilian Weigend），发现一种生长在安第斯山脉上的植物——Nasa poissonianaa具有信息储存和回忆能力。

两人观察到，这种多色星型花在授粉者到来前会抬起雄蕊，就好像能预测未来一样。于是，他们开始了一项实验，结果发现，这种植物好像能从经验中进行学习。这些花能“记住”蜜蜂到访的时间间隔，并预测下一次可能到来的时间。如果蜜蜂到访的时间间隔发生变化，它甚至能调整雄蕊抬起的时间，与新的节奏保持一致。

亨宁和维根德在2019年的一篇论文中，将Nasa poissonianaa的行为称为“智慧”，但这一词仍加上了引号。我曾问过亨宁，“植物有智慧吗”。“显然，植物没有大脑。”亨宁说道，“但看看它们做了什么。植物从外界获取信息、处理信息、做出决策并采取行动。它们综合考虑了各种因素，然后将其转化为反应。在我看来，这就是有智慧的表现。”

但是，Nasa poissoniana的记忆储存在何处仍然成谜。亨宁表示，也许人类目前的技术还无法观察到过于微小的结构，也或许整个植株都是一个记忆器官。

当然，谜团仍然存在。我们尚未了解植物“记忆”的奥秘。虽然，我们手头有些微线索和少许答案，但还需要进行无数次的实验，才能解开谜团。【全文完】

来源：《大西洋月刊》2024年6月 | 作者：Zoe Schlanger
原文标题：The Mysteries of Plant “Intelligence”