植物はどのように認識していますか？ これは魅力的な新しい本の背後にある中心的な質問です,”植物が知っているもの,”ダニエルChamovitzによる,テルアビブ大学の植物生物科学のためのマナ 植物は、彼が主張し、見ることができ、匂いを感じ、感じることができます。 それは包囲下にあるときに防衛を取り付け、途中で隣人にトラブルを警告することができます。 植物は記憶を持っていると言うことさえできます。 しかし、これは植物が考えることを意味するのでしょうか、それとも花の「神経科学」について話すことができるのでしょうか？ ChamovitzはMind Matters編集者Gareth Cookからの質問に答えました。
1. どのように最初にこのトピックに興味を持ったのですか？
植物と人間の感覚の類似性への関心は、1990年代半ばにイェール大学の鄧興王研究室の若手ポスドク研究員であったときに始まり、植物に特有の生物学的プロセスを研究することに興味を持っていた（おそらく、私の家族の他の6人の”医師”への反応として、すべてが医師である）。 そこで私は、植物がどのように光を感知してその発達を調節するのかという疑問に惹かれました。
植物は光合成のためだけでなく、植物の成長を変えるシグナルとしても光を使用することは何十年も知られていました。 私の研究では、植物が光の中にあるのか暗闇の中にあるのかを判断するために必要な遺伝子のユニークなグループを発見しました。 私たちが発見を報告したとき、これらの遺伝子は植物界に特有のものであり、人間の生物学に触れることを避けたいという私の願いによく合ってい しかし、私の驚いたことに、そして私の計画のすべてに反して、私は後で、この同じ遺伝子群もまた人間のDNAの一部であることを発見しました。
これは、これらの一見「植物特異的」遺伝子が人々に何をするのかという明白な疑問につながった。 何年も後、私たちは今、これらの同じ遺伝子が細胞分裂のタイミング、ニューロンの軸索成長、および免疫系の適切な機能のために動物において重要であ
しかし、最も驚くべきことに、これらの遺伝子は動物の光に対する応答も調節しています！ 私たちは植物のように光に反応して私たちの形を変えることはありませんが、私たちは内部時計のレベルでラボの影響を受けます。 私たちの内部の概日時計は私たちを24時間のリズムに保つので、私たちが世界の半分の道を旅行するとき、私たちは時差ぼけを経験します。 しかし、この時計は光でリセットすることができます。 数年前、私はnyuのJustin Blauと共同で、これらの遺伝子のいくつかを欠いていた変異ショウジョウバエが光に応答する能力を失ったことを示しました。 言い換えれば、我々は彼らの時計を変更した場合、彼らは時差ぼけに残っていました。
これは、植物と動物の遺伝的な違いは、私がかつて単純に信じていたほど重要ではないことに気付きました。 だから、この分野を積極的に研究していない間に、私自身の研究がショウジョウバエの白血病に対する光に対する植物応答の研究から進化したと
2. 人々は植物についての考え方をどのように変えるべきだと思いますか？
人々は、植物は豊かで官能的な生活を送る複雑な生物であることを認識しなければならない。 あなたは私たちの多くが石とあまり変わらない無生物として植物に関連していることを知っています。 多くの人々が実際のもののために絹の花を代用したり、生きているもののために人工のクリスマスツリーを代用したりするという事実でさえ、私たちが植物とどのように関係しているかのあるレベルで模範的です。 本物の犬の代わりにぬいぐるみを飼っている人は誰も知らない！
しかし、植物生物学のすべてが、植物を不動に保つ「根性」の進化的収縮から生じることに気付いた場合、葉や花で起こっている非常に洗練された生物学を理解することができます。 あなたがそれについて考えるならば、根性は巨大な進化的制約です。 それは、植物が悪い環境から逃れることができず、食物や仲間を探して移住することができないことを意味します。 だから植物は信じられないほど敏感で複雑な感覚メカニズムを開発しなければならず、変化する環境で生き残ることができました。 私はあなたが空腹やのどが渇いている場合は、最寄りの散水穴（またはバー）に歩くことができることを意味します。 あなたが暑いなら、あなたは北に移動することができます、あなたは仲間を探しているなら、あなたはパーティーに出て行くことができます。 しかし、植物は不動です。 彼らは彼らの食べ物がどこにあるかを確認する必要があります。 彼らは天気を感じる必要があり、彼らは危険を嗅ぐ必要があります。 そして、彼らはこの非常に動的で変化する情報のすべてを統合することができる必要があります。 植物が動いているのを見ないからといって、植物の中で非常に豊かでダイナミックな世界が起こっていないという意味ではありません。
3. あなたは植物が匂いの感覚を持っていると言いますか？
しかし、これに答えるためには、「匂い」が何であるかを自分自身で定義する必要があります。 私たちが何かを嗅ぐとき、私たちは空気中に溶けている揮発性の化学物質を感知し、この匂いに何らかの形で反応します。 植物の最も明確な例は、果実の熟成中に何が起こるかです。 熟した果実と未熟な果実を同じ袋に入れると、未熟な果実はより早く熟すと聞いたことがあるかもしれません。 これは、熟したものが熟したフェロモンを空気中に放出し、緑色の果実がそれを嗅ぎ、それ自体を熟成させるために起こります。 これは私たちのキッチンだけでなく、主に自然界でも起こります。 一つの果実が熟し始めると、それは全体の木や木立が同期して多かれ少なかれ熟すまで、隣接する果実によって感知されるエチレンと呼ばれるこの
匂いを使った植物のもう一つの例は、ドダーと呼ばれる寄生植物がその食物をどのように見つけるかです。 Dodderは光合成を行うことはできませんので、他の植物のオフに住んでいる必要があります。 それはそのホスト植物を見つける方法は、臭いによってです。 ドダーは、近隣の植物によって空気中に放出された化学物質の微量を検出することができ、実際にそれがおいしい見つけたものを選択します！ ある古典的な実験では、科学者たちは、ドダーが小麦よりもトマトを好むことを示しました。
これは、多くの研究が植物が見、匂い、味、感じているという考えを支持しているが、植物の聴覚能力の支持は、音楽が植物の成長にどのように影響するか 私たちの多くは、クラシック音楽のある部屋で繁栄している植物についての話を聞いたことがあります。 一般的に、しかし、音楽や植物に関する研究の多くは、穏やかに言えば、科学的方法に基づいた研究者によって行われていませんでした。 驚くことではないが、これらの研究のほとんどでは、植物は実験者も好む音楽で繁栄した。
進化の観点からは、植物が本当に聞く必要がないということもあります。 人間や他の動物の聴覚から生み出された進化的利点は、私たちの体が潜在的に危険な状況を私たちに警告する一つの方法として役立ちます。 私たちの初期の人間の祖先は、危険な捕食者が森を通ってそれらをストーカーするのを聞くことができましたが、今日は近づいている車のモーターを聞 聴覚はまた、個人間および動物間の迅速なコミュニケーションを可能にする。 象は、オブジェクトの周りにランブルし、マイルのために旅行亜音速波を発声することにより、広大な距離を越えてお互いを見つ イルカのポッドは、その遭難チャープを通じて海で失われたイルカの子犬を見つけることができます。 これらの状況のすべてで共通しているのは、音が情報と応答の迅速な通信を可能にするということです。
しかし、植物は根があり、固着している生物です。 彼らは太陽に向かって成長し、重力で曲がることができますが、逃げることはできません。 彼らは逃げることはできません。 彼らは季節とともに移住しません。 このように、おそらく私たちが私たちの世界で慣れている可聴信号は、植物にとっては無関係です。
言われていることはすべて、私は植物が音に反応する可能性があることをいくつかの非常に最近の研究のヒントを指摘することによって、自分自身 音楽はあなたを気にするのではなく、植物にとっては無関係ですが、特定の振動に。 これがどのようにパンするかを見ることは非常に興味深いでしょう。
4. 植物は互いに通信しますか？
基本的なレベルでは、はい。 しかし、私はそれがあなたが通信を定義する方法を中心にしていると思います。 植物が他の植物からの手がかりに反応することは間違いありません。 たとえば、カエデの木がバグに襲われた場合、それは近隣の木によって拾われた空気中にフェロモンを放出します。 これは、それが差し迫ったバグの攻撃を撃退するのに役立ちます化学物質を作り始めるために受信木を誘導します。 だから、それの顔に、これは間違いなくコミュニケーションです。
しかし、私たちはまた、意図の質問をしなければならないと思います（植物を記述するときにその言葉を使うことさえできれば、私が擬人化している間 木は通信していますか、つまり攻撃された木は周囲のものに警告していますか？ またはそれはより微妙かもしれませんか？ たぶん、攻撃された枝が自己生存のために同じ木の他の枝と通信しているのが理にかなっていますが、近隣の木は盗聴して信号の恩恵を受けてい
このタイプの通信の他の例もあります。 例えば、非常に最近の研究では、植物も根から根に渡された信号を介して通信することが示されました。 この場合、”話す”植物は干ばつによって強調されており、水の不足に備えるように近隣の植物に”言った”。 私たちは、二つの植物が単に隣接する鉢にあった場合、これは起こったことがないので、信号が根を通って行ったことを知っています。 彼らは隣接する根を持っていなければならなかった。
5. 植物は記憶を持っていますか？
植物には確かに、人と同じように、いくつかの異なる記憶の形があります。 彼らは短期記憶、免疫記憶、さらには世代間記憶を持っています！ 私はこれが何人かの人々のために把握するのが難しい概念であることを知っていますが、メモリがメモリを形成する（情報を符号化する）、メモリを保持する（情報を格納する）、メモリを想起させる（情報を取得する）ことを必要とするならば、植物は間違いなく覚えています。 例えば、ヴィーナスフライトラップは、シャットダウンするためにバグに触れ、その葉に毛の二つを持っている必要があるので、最初のものが触れられていることを覚えています。 しかし、これは約20秒しか持続せず、それは忘れてしまいます。 小麦の苗は、彼らが花を咲かせて種を作る前に冬を経たことを覚えています。 そして、いくつかのストレスを受けた植物は、同じストレスに対してより耐性のある子孫を生じさせます。 Venus fly trapの短期記憶は神経活動と同じように電気ベースですが、長期記憶はエピジェネティクスに基づいています。遺伝子活性の変化はDNAコードの変更を必要としません。突然変異がそうであるように、これはまだ親から子孫に受け継がれています。
6. あなたは植物が”考える”と言うでしょうか？
いやそうは思わないが、多分それは私がまだ自分の思考に制限されているところだ！ 私にとって、思考と情報処理は二つの異なる構成要素です。 これは本当に哲学的に接しているので、私はここで注意する必要がありますが、私は意図的な思考は、高度に発達した脳と自律的、または少なくとも無 植物は、私の理解では、考える能力を含まない無感情的な意識の要素を示しています。 植物が脳がない状態で主観的な痛みに苦しむことができないのと同じように、私もそれが考えているとは思わない。
7. あなたは植物が何をしているのか、人間の脳が何をしているのかの類推を見ていますか？ 神経細胞を引いた植物の神経科学があることができますか？
まず第一に、そして私の親友の何人かを怒らせる危険性があるので、植物神経生物学という用語は、人間の花の生物学と同じくらいばかげていると思 人間が花を持っていないのと同じように、植物にはニューロンがありません！
しかし、あなたは細胞間通信と情報の保存と処理を持つためにニューロンを必要としません。 動物であっても、すべての情報が処理されたり、脳内にのみ保存されたりするわけではありません。 脳は、より複雑な動物の高次処理では支配的ですが、単純な動物では支配的ではありません。 植物の異なる部分は互いに通信し、細胞状態、生理学的状態および環境状態に関する情報を交換する。 例えば、根の成長は、芽の先端で生成され、成長する根に輸送されるホルモン信号に依存し、芽の発達は根で生成される信号に部分的に依存する。 葉は花を作り始めるようにそれらに告げるシュートの先端に信号を送ります。 あなたが本当にいくつかの主要な手を振ってやりたい場合は、このように、全体の植物は、脳に類似しています。
しかし、植物には神経細胞がありませんが、植物は神経活性化学物質を産生し、影響を受けます！ 例えば、グルタミン酸受容体は、記憶形成および学習に必要なヒトの脳における神経受容体である。 植物はニューロンを持っていませんが、彼らはグルタミン酸受容体を持っており、魅力的なのは、ヒトグルタミン酸受容体を阻害するのと同じ薬が植物にも影響を与えるということです。 植物のこれらの蛋白質の調査から、科学者はグルタミン酸塩の受容器が細胞からの細胞へのコミュニケーションをいかに仲介するか学びました。 だから、多分質問は、人間の植物学、マイナスの花がある可能性がある場合は、神経生物学者に提起されるべきです！
偉大な植物研究者の一人であるダーウィンは、”根脳”仮説として知られるようになったものを提案した。 ダーウィンは、根の先端、私たちが分裂組織と呼ぶ部分は、脳が下の動物で行うように機能し、感覚入力を受け、動きを指示することを提案しました。 いくつかの現代の研究グループは、研究のこのラインにフォローアップしています。
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