cât de conștiente sunt plantele? Aceasta este întrebarea centrală din spatele unei noi cărți fascinante,” ce știe o plantă”, de Daniel Chamovitz, director al Manna Center for Plant Biosciences de la Universitatea din Tel Aviv. O plantă, susține el, poate vedea, mirosi și simți. Se poate monta o apărare atunci când sub asediu, și avertiza vecinii săi de probleme pe drum. Se poate spune chiar că o plantă are o amintire. Dar asta înseamnă că plantele gândesc — sau că se poate vorbi despre o” neuroștiință ” a florii? Chamovitz a răspuns la întrebările editorului Mind Matters, Gareth Cook.
1. Cum te-ai interesat mai întâi de acest subiect?
interesul meu pentru paralelele dintre plante și simțurile umane a început când eram tânăr postdoctoral în laboratorul lui Xing-Wang Deng de la Universitatea Yale la mijlocul anilor 1990. eram interesat să studiez un proces biologic care să fie specific plantelor și să nu fie conectat la biologia umană (probabil ca răspuns la ceilalți șase „medici” din familia mea, toți fiind medici). Așa că am fost atras de întrebarea modului în care plantele simt lumina pentru a-și regla dezvoltarea.
se știa de zeci de ani că plantele folosesc lumina nu numai pentru fotosinteză, ci și ca un semnal care schimbă modul în care plantele cresc. În cercetarea mea am descoperit un grup unic de gene necesare unei plante pentru a determina dacă este în lumină sau în întuneric. Când am raportat descoperirile noastre, se pare că aceste gene erau unice pentru regnul vegetal, care se potriveau bine cu dorința mea de a evita orice lucru care atinge biologia umană. Dar, spre surprinderea mea și împotriva tuturor planurilor mele, am descoperit mai târziu că același grup de gene face parte și din ADN-ul uman.
acest lucru a dus la întrebarea evidentă cu privire la ceea ce fac aceste gene aparent „specifice plantelor” la oameni. Mulți ani mai târziu, știm acum că aceleași gene sunt importante la animale pentru calendarul diviziunii celulare, creșterea axonală a neuronilor și buna funcționare a sistemului imunitar.
dar cel mai uimitor, aceste gene reglează și răspunsurile la lumină la animale! Deși nu ne schimbăm forma ca răspuns la lumină, așa cum fac plantele, suntem afectați de laborator la nivelul ceasului nostru intern. Ceasurile noastre circadiene interne ne mențin pe un ritm de 24 de ore, motiv pentru care atunci când călătorim pe jumătate în jurul lumii, experimentăm jet lag. Dar acest ceas poate fi resetat prin lumină. Acum câțiva ani am arătat, în colaborare cu Justin Blau la NYU, că muștele de fructe mutante cărora le lipseau unele dintre aceste gene și-au pierdut capacitatea de a răspunde la lumină. Cu alte cuvinte, dacă le-am schimbat ceasurile, au rămas în jetlag.
acest lucru m-a determinat să realizez că diferența genetică dintre plante și animale nu este atât de semnificativă pe cât am crezut odată naiv. Deci, în timp ce nu cercetam activ acest domeniu, am început să pun la îndoială paralelele dintre biologia plantelor și cea umană, chiar dacă propriile mele cercetări au evoluat de la studierea răspunsurilor plantelor la lumină la leucemie la muștele fructelor.
2. Cum cred oamenii că ar trebui să schimbe modul în care gândesc despre plante?
oamenii trebuie să-și dea seama că plantele sunt organisme complexe care trăiesc vieți bogate și senzuale. Știți că mulți dintre noi se referă la plante ca obiecte neînsuflețite, nu foarte diferite de pietre. Chiar și faptul că mulți oameni înlocuiesc florile de mătase cu cele reale sau pomii artificiali de Crăciun cu unul viu, este exemplar la un anumit nivel al modului în care ne raportăm la plante. Nu cunosc pe nimeni care să țină un câine împăiat în locul unuia adevărat!
dar dacă ne dăm seama că toată biologia plantelor apare din constricția evolutivă a „înrădăcinării” care menține plantele imobile, atunci putem începe să apreciem biologia foarte sofisticată care se întâmplă în frunze și flori. Dacă vă gândiți la asta, înrădăcinarea este o constrângere evolutivă uriașă. Înseamnă că plantele nu pot scăpa de un mediu rău, nu pot migra în căutarea hranei sau a unui partener. Deci, plantele au trebuit să dezvolte mecanisme senzoriale incredibil de sensibile și complexe care să le permită să supraviețuiască în medii în continuă schimbare. Adică dacă ți-e foame sau sete, poți merge până la cea mai apropiată gaură de udare (sau bar). Dacă ești fierbinte, te poți muta spre nord, dacă îți cauți un partener, poți ieși la o petrecere. Dar plantele sunt imobile. Ei trebuie să vadă unde este mâncarea lor. Ei trebuie să simtă vremea și trebuie să miroasă pericolul. Și apoi trebuie să fie capabili să integreze toate aceste informații foarte dinamice și în schimbare. Doar pentru că nu vedem plantele mișcându-se nu înseamnă că nu există o lume foarte bogată și dinamică în interiorul plantei.
3. Spui că plantele au simțul mirosului?
sigur. Dar pentru a răspunde la acest lucru trebuie să definim pentru noi înșine ce este „mirosul”. Când mirosim ceva, simțim o substanță chimică volatilă care se dizolvă în aer și apoi reacționăm într-un fel la acest miros. Cel mai clar exemplu în plante este ceea ce se întâmplă în timpul maturării fructelor. Este posibil să fi auzit că, dacă puneți un fruct copt și un fruct necoapte în aceeași pungă, cel necoapte se va coace mai repede. Acest lucru se întâmplă deoarece cel copt eliberează un feromon de maturare în aer, iar fructul verde îl miroase și apoi începe să se coacă singur. Acest lucru se întâmplă nu numai în bucătăriile noastre, ci și, sau chiar în primul rând, în natură. Când un fruct începe să se coacă, eliberează acest hormon care se numește etilenă, care este simțit de fructele vecine, până când copacii și plantațiile întregi se coacă mai mult sau mai puțin în sincronie.
un alt exemplu de plantă care folosește mirosul este modul în care o plantă parazită numită dodder își găsește hrana. Dodder nu poate face fotosinteza, așa că trebuie să trăiască din alte plante. Modul în care își găsește planta gazdă este prin miros. Un dodder poate detecta cantități minuscule de substanțe chimice eliberate în aer de plantele vecine și îl va alege de fapt pe cel pe care îl găsește cel mai gustos! Într-un experiment clasic, oamenii de știință au arătat că dodder preferă Roșia decât grâul, deoarece preferă mirosul.
3B. ce zici de auz?
acest lucru este un pic mai complicat, deoarece în timp ce o mulțime de cercetări susțin ideea că plantele văd, miros, gust și simt, sprijinul pentru priceperea auditivă a plantelor este indirect proporțional cu cantitatea de informații anecdotice pe care le avem despre modurile în care muzica poate influența modul în care crește o plantă. Mulți dintre noi au auzit povești despre plante înfloritoare în camere cu muzică clasică. De obicei, deși, o mare parte din cercetare pe muzică și plante a fost, să-l puneți blând, nu efectuate de anchetatori fundamentate în metoda științifică. Nu este surprinzător că, în majoritatea acestor studii, plantele au prosperat în muzică pe care experimentatorul a preferat-o și el.
dintr-o perspectivă evolutivă, ar putea fi, de asemenea, că plantele nu au nevoie să audă. Avantajul evolutiv creat din auzul oamenilor și al altor animale servește ca o modalitate prin care corpurile noastre ne avertizează despre situații potențial periculoase. Strămoșii noștri umani timpurii puteau auzi un prădător periculos care îi urmărea prin pădure, în timp ce astăzi auzim motorul unei mașini care se apropia. Auzul permite, de asemenea, comunicarea rapidă între indivizi și între animale. Elefanții se pot găsi reciproc pe distanțe mari vocalizând unde subsonice care se zvârcolesc în jurul obiectelor și călătoresc kilometri întregi. O păstaie de delfini poate găsi un pui de delfin pierdut în ocean prin ciripiturile sale de primejdie. Ceea ce este comun în toate aceste situații este că sunetul permite o comunicare rapidă a informațiilor și un răspuns, care este adesea mișcare—fuga de un incendiu, evadarea din atac, găsirea familiei.
dar plantele sunt organisme înrădăcinate, sesile. În timp ce pot crește spre soare și se pot îndoi de gravitație, nu pot fugi. Nu pot scăpa. Nu migrează odată cu anotimpurile. Ca atare, poate că semnalele sonore cu care suntem obișnuiți în lumea noastră sunt irelevante pentru o plantă.
toate acestea fiind spuse, trebuie să mă acopere aud subliniind că unele cercetări foarte recente sugerează că plantele pot răspunde la sunete. Nu pentru muzică, ceea ce este irelevant pentru o plantă, ci pentru anumite vibrații. Va fi foarte interesant să vedem cum se întâmplă acest lucru.
4. Plantele comunică între ele?
la nivel de bază, Da. Dar cred că se concentrează în jurul modului în care definiți comunicarea. Nu există nici o îndoială că plantele răspund la indicii de la alte plante. De exemplu, dacă un arțar este atacat de bug-uri, acesta eliberează un feromon în aer care este preluat de copacii vecini. Acest lucru îi determină pe copacii care primesc să înceapă să producă substanțe chimice care îl vor ajuta să lupte împotriva atacului iminent al insectelor. Deci, pe fata de ea, acest lucru este cu siguranta comunicare.
dar cred că trebuie să punem și întrebarea de intenție (dacă putem folosi chiar acest cuvânt atunci când descriem plante, dar umorul meu în timp ce antropomorfizez). Copacii comunică, ceea ce înseamnă că copacul atacat îi avertizează pe cei din jur? Sau ar putea fi mai subtil? Poate că are mai mult sens că ramura atacată comunică cu celelalte ramuri ale aceluiași copac într-un efort de auto-supraviețuire, în timp ce copacii vecini, ei bine, ei doar trag cu urechea și beneficiază de semnal.
există și alte exemple de acest tip de comunicare. De exemplu, un studiu foarte recent a arătat că plantele comunică și prin semnale transmise de la rădăcină la rădăcină. În acest caz, planta „vorbitoare” fusese stresată de secetă și „le-a spus” plantelor vecine să se pregătească pentru lipsa apei. Știm că semnalul a trecut prin rădăcini, deoarece acest lucru nu s-a întâmplat niciodată dacă cele două plante erau pur și simplu în ghivece vecine. Trebuiau să aibă rădăcini vecine.
5. Plantele au memorie?
plantele au cu siguranță mai multe forme diferite de memorie, la fel ca oamenii. Au memorie pe termen scurt, memorie imună și chiar memorie transgenerațională! Știu că acesta este un concept greu de înțeles pentru unii oameni, dar dacă memoria presupune formarea memoriei (codificarea informațiilor), păstrarea memoriei (stocarea informațiilor) și amintirea memoriei (preluarea informațiilor), atunci plantele își amintesc cu siguranță. De exemplu, o capcană de muște Venus trebuie să aibă două dintre firele de păr de pe frunzele sale atinse de un bug pentru a se închide, așa că își amintește că primul a fost atins. Dar acest lucru durează doar aproximativ 20 de secunde și apoi uită. Răsadurile de grâu își amintesc că au trecut prin iarnă înainte de a începe să înflorească și să facă semințe. Și unele plante stresate dau naștere unor descendenți care sunt mai rezistenți la același stres, un tip de memorie transgenerațională care a fost de asemenea prezentată recent și la animale. În timp ce memoria pe termen scurt din capcana muștei venus este bazată pe electricitate, la fel ca activitatea neuronală, amintirile pe termen lung se bazează pe epigenetică-modificări ale activității genelor care nu necesită modificări ale codului ADN, așa cum fac mutațiile, care sunt încă transmise de la părinte la urmași.
6. Ați spune, atunci, că plantele „gândesc”?
nu, nu aș face-o, dar poate că acolo sunt încă limitat în propria mea gândire! Pentru mine gândirea și prelucrarea informațiilor sunt două construcții diferite. Trebuie să fiu atent aici, deoarece acest lucru se învecinează cu adevărat cu filosoficul, dar cred că gândirea intenționată necesită un creier foarte dezvoltat și o conștiință autonoetică, sau cel puțin noetică. Plantele prezintă elemente ale conștiinței anoetice care nu includ, în înțelegerea mea, capacitatea de a gândi. Așa cum o plantă nu poate suferi dureri subiective în absența unui creier, nici eu nu cred că gândește.
7. Vedeți vreo analogie între ceea ce fac plantele și ceea ce face creierul uman? Poate exista o neuroștiință a plantelor, minus neuronii?
în primul rând, și cu riscul de a ofensa unii dintre cei mai apropiați prieteni ai mei, cred că termenul de neurobiologie a plantelor este la fel de ridicol ca să spunem, biologia florală umană. Plantele nu au neuroni la fel cum oamenii nu au flori!
dar nu aveți nevoie de neuroni pentru a avea comunicarea de la celulă la celulă și stocarea și procesarea informațiilor. Chiar și la animale, nu toate informațiile sunt procesate sau stocate doar în creier. Creierul este dominant în procesarea de ordin superior la animale mai complexe, dar nu la cele simple. Diferite părți ale plantei comunică între ele, schimbând informații despre stările celulare, fiziologice și de mediu. De exemplu, creșterea rădăcinilor depinde de un semnal hormonal care este generat în vârfurile lăstarilor și transportat la rădăcinile în creștere, în timp ce dezvoltarea lăstarilor depinde parțial de un semnal generat în rădăcini. Frunzele trimit semnale la vârful filmării spunându-le să înceapă să facă flori. În acest fel, dacă doriți cu adevărat să faceți o mișcare majoră a mâinii, întreaga plantă este analogă creierului.
dar în timp ce plantele nu au neuroni, plantele produc și sunt afectate de substanțe chimice neuroactive! De exemplu, receptorul de glutamat este un neuroreceptor din creierul uman necesar pentru formarea și învățarea memoriei. În timp ce plantele nu au neuroni, au receptori de glutamat și ceea ce este fascinant este că aceleași medicamente care inhibă receptorul de glutamat uman afectează și plantele. Din studierea acestor proteine în plante, oamenii de știință au învățat cum receptorii glutamatului mediază comunicarea de la celulă la celulă. Deci, poate că întrebarea ar trebui pusă unui neurobiolog dacă ar putea exista o botanică a oamenilor, minus florile!
Darwin, unul dintre marii cercetători ai plantelor, a propus ceea ce a devenit cunoscut sub numele de ipoteza „rădăcină-creier”. Darwin a propus ca vârful rădăcinii, partea pe care o numim meristem, să acționeze ca creierul la animalele inferioare, primind intrare senzorială și direcționând mișcarea. Mai multe grupuri de cercetare moderne urmăresc această linie de cercetare.
sunteți un om de știință specializat în neuroștiințe, științe cognitive sau psihologie? Și ați citit o lucrare recentă revizuită de colegi despre care ați dori să scrieți? Vă rugăm să trimiteți sugestii editorului Mind Matters Gareth Cook, jurnalist Câștigător al Premiului Pulitzer la Boston Globe. Se poate ajunge la garethideas la gmail.com sau Twitter @ garethideas.