聰明的植物

莫妮卡·加利亞諾是西澳大學的一名進化生態學家，最近她一直在為自己的實驗結果而焦心。加利亞諾的課題組在做一個關于植物聯想學習的實驗：能否像巴普洛夫訓練自己的狗那樣訓練一株豌豆。兩個星期過去了，實驗似乎沒有什么進展，大家都以為這一實驗已宣告失敗。

一天，當加利亞諾進入實驗室準備拆掉所有的器材時，突然間，她明白過來——那些植物的行為不正如她之前所設想的那樣嗎！只是那些植物做得太好了，遠遠超出了研究人員之前的預料，以至于一開始他們都沒能察覺到。

就這樣，加利亞諾和她的研究小組證實：你完全可以像訓練狗那樣訓練你的植物。巴普洛夫的狗一聽到鈴聲，就知道食物快到了，而加利亞諾的豌豆們要學習的是風扇與光線的關系。

研究小組將這些豌豆的種苗種植在一個由管道組成的迷宮內，豆苗在生長過程中會不斷碰到分岔口，它們得決定接下來自己是往左走還是往右走。

最初的三天是訓練的關鍵期。加利亞諾將豌豆分為三組，并在迷宮的一邊設置風扇朝這些豌豆們吹風，同時又架設了一些發光設備，以便輸送出豌豆們最愛的藍光：第一組，風扇的風吹來的方向與藍光出現的方向一致;第二組，風扇的風與藍光所在的方向正好相反;第三組為對照組，其風扇所在位置與藍光所在位置沒有關聯。

進化生態學家莫妮卡·加利亞諾正在研究不同種類植物的認知能力。

研究人員以豌豆苗作為研究對象。

實驗中，豌豆幼苗被放置在塑料管道構筑的迷宮內，它們需要去學習找到自己生長所喜愛的藍光。A組要學會將風扇與同方向的藍光聯系起來，并循著風扇所在方向生長;8組需要學會將風扇與反方向的藍光聯系起來，并循著風扇所在方向的反方向生長;C組為對照組，風扇與藍光之間沒有聯系。

實驗顯示，這些小小的豌豆的學習能力太強了！短短三天，它們似乎就完全明白了那架吹風的風扇與獲取自己喜愛的光線之間到底有什么關聯！三天后，一旦管道內送風開啟，第一組的豌豆便會明確無誤地往風吹來的方向生長，第二組的豌豆卻堅定不移地朝著風來的反方向蔓延，而第三組豌豆的生長方向則呈現出隨機的特點。

這樣的迷宮實驗最初是由動物研究發展而來的，于是，加利亞諾的團隊也以為豌豆一開始會和大多數動物一樣隨意地生長，令她沒想到的是，這些向光而生的小小植物，其自身系統中的適應性與學習能力是如此的強大。

對此，加利亞諾感嘆道：“當我看到豌豆們的生長行為時，其結果完全打破了我的設想。之前，在我所接受的學科訓練中，或者說大多數的學者都相信，向左還是向右，這樣五五開的選擇是隨機的。但豌豆們教會了我一點，那就是有時你得超越自身的思維限制去想問題。”

加利亞諾團隊的這一研究結果證實了——植物擁有聯想學習的能力。這一結果不但令人驚嘆，也同時反映了一個事實，那便是一直以來，我們都過于低估植物的能力了。

有思想的根

早在1880年時，查理·達爾文便提出了一個理論猜想：植物擁有一種特殊的細胞，能夠像人類的大腦那樣處理信息并決定根系的生長。直到1990年，德國波恩大學的一名植物細胞生物學家弗蘭蒂澤克·巴魯斯卡才開始這方面的研究并試圖證明達爾文的相關理論。

巴魯斯卡承認自己以前對于植物也存在輕視態度。在其職業生涯早期，他只是懷疑在植物的根系中，有一組細胞至關重要。許多年后，他才和同事發現，這些細胞不但重要，而且是植物的指揮中心。巴魯斯卡認為：這些細胞是高度專業化的，負責采樣并處理信息，輸出信號，決定根的生長。這與我們人類的神經細胞十分類似。

如此一來，植物擁有一個根植在土壤里的“大腦”也就說得通了。巴魯斯卡認為：在土壤里存活并不容易，對于根來說，要想成功地從土壤中吸收營養物質，取決于至少20種物理參數，如溫度、濕度或者重金屬含量等。不僅如此，這些參數還時時處于變化的狀態，需要植物不斷地采集數據并分析。所有這些信息都會被植物一一處理，并最終作出正確的決定，決定它們該朝哪里生長。我們可以把植物想象成有著與人類相顛倒的發育體制的生物——它們把頭深深地埋在土里，后背與生殖器官卻留在地面上。雖然這一圖景很難形容，但要知道，達爾文對于植物的形象也有著類似的想象呢。

植物的根不僅重要，還是指揮中心。我們可以把植物想象成有著與人類相顛倒的發育體制的生物——它們把頭深深地理在土里，后背與生殖器官卻留存地面上。

植物的記性

不管這些植物的“大腦”到底長在哪里，也不管對于“植物大腦”一說學界還有多少爭議，許許多多的植物行為研究都已表明：植物遠比我們所以為的要有頭腦得多。例如，植物的記性可是極好的。如果你忘了給自己家里的綠植澆水，它們也許不會生氣埋怨你，但它們會記住你的這一疏忽。

為了研究植物的記憶，科學家們采取了一種名為“干旱脅迫”的效應作為輔助。在2015年開展的一項研究中，研究者們把三周大的擬南芥苗從土里拔了出來，用濾紙輕輕拍打它們的根將水分吸走，再將它們放置在干燥的環境中暴露兩個小時。喝不到水對于植物來說可不是什么好事情，這會讓它們壓力倍增。兩小時之后，當這些年幼的植株被放回水里時，面對新環境它們顯得十分遲疑，仍舊表現出時刻準備忍耐干旱的樣子一葉片上的氣孔半閉著：一方面限制水分的攝取，一方面也保證自身水分不會過多地流失。

研究人員用3星期大的擬南芥苗進行試驗，暴曬兩小時后再放回水里，幼苗仍舊表現出時刻準備忍耐干旱的樣子——葉片上的氣孔半閉著。

其實，在2014年，加利亞諾便已針對植物的記憶開展了自己的研究，不過她選擇的是另一種植物——碰一碰就會縮緊自己葉片的含羞草。熟悉含羞草的人都知道，哪怕只是用手指輕輕拂過表面，這種敏感的植物也幾乎瞬間就會將自己的葉片閉合。不過，加利亞諾與她的同事這次采用了一種更加激進的方式來對待含羞草。研究人員把含羞草從6英寸（約15厘米）高的地方扔下去，以保證其能夠做出反應。是的，一次，兩次，三次，每一次被扔下去時，含羞草都趕緊閉上了自己的葉片。不過從第四次開始，這一反應開始變得有些遲緩。在第60次被摔下之后，含羞草對于這樣的遭遇徹底免疫了，可能知道摔下去不會有什么事。即便過了一個月，它們似乎仍然記得這一點。因此，當一個月后再次將它們從這個高度扔下去時，這些害羞草根本不會理睬。有意思的是，如果此時研究者改用搖晃的方式而非將其扔下去，含羞草便又會趕緊閉合上自己的葉片以防止被傷害。這一實驗表明，并非是疲憊讓它們在被摔下去的時候喪失了做出反應的能力，而是記憶為之。

植物竟然可以做到這樣？！它們確實能做到。因此，我們應該換一種角度來提問題，我們應該問：它們是如何做到的？

對于這個問題，現階段植物學界還未能找到確切的答案，但有幾種猜想被提了出來。有學者認為：這樣的記憶是基于植物細胞中鈣含量的波動而留下的壓力痕跡，與動物的長期記憶形成機制相類似。

還有一些研究認為，植物的記憶可能屬于自然界中的表觀遺傳效應。一直以來人們都認為基因組DNA決定著生物體的全部表型，但后來逐漸發現有些現象無法用“經典遺傳學”理論來解釋。比如，基因完全相同的同卵雙生雙胞胎在同樣的環境中長大后，他們在性格、健康等方面會有較大的差異。這說明在DNA序列沒有發生變化的情況下，生物體的一些表型卻發生了改變。因此，科學家們又提出了“表觀遺傳學”的概念，它是在研究與經典遺傳學不相符的許多生命現象過程中逐步發展起來的一門前沿學科，它是與經典遺傳學相對應的概念?，F在人們認為，基因組含有兩類遺傳信息：一類是傳統意義上的遺傳信息，即基因組DNA序列所提供的遺傳信息;另一類則是表觀遺傳學信息，即基因組DNA的修飾，它提供了何時、何地、以何種方式去應用DNA遺傳信息的指令。例如，老鼠可以通過改變基因的表達方式，從父輩身上繼承可怕的記憶，而不需要對DNA本身進行任何改變。

在第60次被摔下之后，含羞草對于這樣的遭遇徹底免疫了。

這一點在植物身上同樣適用。2015年，加拿大科學家發表了他們對于印度油菜——一種與大頭菜有著親緣關系的油料作物的研究結果。研究人員將兩個星期大的油菜幼苗反復暴露在高溫下（大約41.7℃），之后，再讓這些植物在一個十分舒適的溫濕度條件下成長繁衍。當采集這些植株的后代組織做檢測時，研究人員發現：即便這些新一代的油菜從來沒有遭受過高溫襲擊，但它們仍然擁有著耐高溫的表達基因，而這正是表觀遺傳記憶的明顯標志。

黃嵐植物間的竊竊私語

和人類一樣，植物也會運用許多辦法來探測周圍的生存環境。即使不能依靠自己的記憶來對環境進行比對，它們也始終能夠通過菌根網絡來彼此交談，以知曉身邊都在發生著什么。這個隱藏在地下的菌根網絡系統連接著植物的根系，利用相互交織的真菌進行信號傳導。加拿大不列顛哥倫比亞大學的森林生態學家蘇珊·斯馬爾德是菌根網絡研究的著名學者，在她眼里，菌根網絡就像電話線一般，將植物與植物直接用管線連接在了一起。

人類首次證實植物會通過地下網絡進行“交談”的研究始于2013年。來自英國的科學家們將蠶豆分為三組：第一組名為“警報員”——這組倒霉的蠶豆將被饑餓的蚜蟲包圍，這些蚜蟲將會津津有味地咀嚼蠶豆植株直到完全吃掉它們;第二組蠶豆通過地下的菌根網絡與第一組蠶豆相連，但它們不會遭到蚜蟲的襲擊;第三組蠶豆為對照組，既不會遭受害蟲威脅，也不會與其他兩組蠶豆有任何聯系。研究人員發現，第一組“警報員”通過菌根網絡釋放出的化學物質，成功地通知了第二組蠶豆有昆蟲襲來的危險。收到警報的第二組蠶豆則立即開始釋放驅逐蚜蟲的化學物質。與之形成對比的是，不在菌根網絡之內的第三組蠶豆則對此毫無察覺，完全不知危險已經逼近，也沒有釋放出任何驅逐蚜蟲的物質。

為了證實這些蠶豆可以完全通過根系相互交流，研究人員還將三組蠶豆分別用塑料袋封了起來，以防止它們利用空氣傳播化學物質來傳遞信息——要知道這可是植物們常用的另一種“交談”方式呢！當你走進森林里時，深深地吸一口氣，感受一下森林中的空氣，你所聞到的便是樹木的“話語”。許多植物交流時所產生的揮發性化合物都含有氣味，正因為這樣，我們有時才可以感知到它們之間的“對話”。一項1983年的經典研究顯示，當某些樹木的葉片因蟲蛀受了傷，其身邊健康的鄰居們也會釋放出酚類和鞣酸類物質等天然的驅蟲劑，仿佛自己也遭到了傷害一般。

植物之間會交流，被蚜蟲包圍的蠶豆會告訴它們的同類：有危險。

當植株被置于缺水的環境中，它們就會拉響警報，通知“鄰居”。

當然，可能你會問，這些植物真的是在“交談”嗎？有沒有可能這只是其中的一些個體在“竊聽”自己的鄰居呢？例如，當某一植株正被昆蟲吞食的時候，另一棵植株恰巧監測到了其釋放出的驅蟲物質，而這并不能說明前者是有意識地在向大家發出警報。還好，這點疑問已經被以色列科學家對豌豆進行的干旱警報研究所排除了。

以色列科學家將其中一株豌豆置于缺水的環境中，以使得它們拉響干旱警報。當這株豌豆監測到水分缺乏時，就會釋放出化學物質，其鄰居接收到信號之后，便會將自己葉片上的氣孔閉合，減少水分的流失。不過，這樣的警報傳遞并未到此停止。

研究人員發現：那些接收到警報的植株，哪怕自身并未遭受缺水的威脅，也會開始釋放信號物質，將干旱的警報傳遞給更遠的植株，告誡它們做好準備，迎接接下來可能出現的困難時期。植物們做這些并非因為什么無私的精神。拿豌豆來說吧，抵御干旱就如同抵御昆蟲襲擊，虛弱的植株更易遭到傷害。如果自己周圍的鄰居都健健康康的，那么它們就更不容易吸引那些喜歡啃食葉片的昆蟲到訪，這才是皆大歡喜的局面。

信息會從一棵植株直接傳遞到另一棵植株，這改變了它們的行為。我們人類會通過聲帶推動空氣發出聲音，而植物卻是通過釋放某些化學物質到空氣中。植物釋放的這些化學物質也是一種“語言”，是屬于植物的“語言”。而且，如人類一樣，植物之間也有著不同的語言。不同的個體間會釋放不同的揮發性物質到空氣中，這些揮發物質就好比詞匯一般，有的是在表達某種意思，有的則仿佛是植物的“簽名”。因此，親緣關系越近的植物，它們的語言也更相近，它們之間的交流也就更加容易與順暢。

在2014年進行的一項蒿屬植物研究中，研究人員發現：有的蒿屬植物偏向利用樟腦進行對話，有的則喜歡通過側柏酮（與苦艾酒中的致幻物質恰好是同一種）來交談，但不論哪種，只要構成語言的物質類似，植株間相互通報昆蟲來襲的消息時便更為順利。另外，植物還能將父輩的語言繼承下來，用同樣的語言來“說話”。共同的語言還能幫助植物辨別自己的親屬呢。

弄清楚自己的家譜

如果你是自然界中的一株植物，那么在你的有生之年里，不管是好是壞，你基本上都將生活在被整個家族所包圍的環境之中。對于自然界中的植物來說，有兩個重要的原因促使它們去識別自己的親屬：一是避免與親屬展開競爭，另外就是可以從親屬關系中得到好處。競爭是相當耗費能量的行為，那么，你會在生存競爭中相信誰呢？你的親屬分享著你的基因，從某種意義上來說，它們的成功也是你的成功，這便是基本的裙帶關系的由來。加拿大科學家在一項研究中發現，擬南芥會對它們兄弟姐妹傳遞過來的物質進行采樣，一旦識別出自己親屬的“簽名”，它們便會約束自己根系的生長，以便給親屬留下更多的資源。但如果它們識別出分泌物來自于陌生植株，這樣的約束行為就不會發生。

植物不僅通過語言，它們還能夠根據彼此的身形來辨認出自己的“親屬”。當然，親屬的身形往往和自己的長得差不多。在2014年發表的一項研究中，來自阿根廷的生物學家們將擬南芥分開種在成排的盆中，并進行了不同的設置。例如，有的擬南芥與自己的親屬植株被陌生的植株間隔開來，而有的擬南芥植株間被放置了塑料濾光器，還有的則啟用了光受體缺失的轉基因植株作為實驗對象。在分析了所有的數據之后，研究者們斷定：植物可以通過辨認身形來識別自己的親屬，這是因為植株的光受體能夠感知到環境中各種紅光及藍光組合，并進一步通過周邊植株反射的紅藍光來對彼此的輪廓進行建檔。試想一下，這就如同在擁擠的人群中，你的朋友朝你走了過來，即使光線混亂，她的面部特征也并不清晰，但你依然能夠辨認出她來。對于植物來說，一旦識別出與自己身形相似的“親屬”植株，之前所說的裙帶機制便會啟動，植物會將自己葉片的生長方向遠離親屬植株，以防擋住了對方的光源。

植物可以通過辨認身形來識別自己的親屬。一旦識別出自己的親屬植株，植物便會將自已葉片的生長方向遠離親屬植株，以防擋住了對方的光源。

捕蠅草通過計算獵物觸碰其感覺毛的次數，就可以判讀出這只倒霉的昆蟲的大小，以及何時該關上葉片捕捉獵物，甚至能借此知道該分泌多少消化液。

除了能夠彼此交談，能夠識別親屬并記住壓力事件之外，植物甚至能夠計數。就拿捕蠅草為例吧。這是一種原產自美國卡羅萊納州濕地上的食肉植物，當一只蒼蠅飛進它的陷阱里時，捕蠅草便會關閉葉片，并開始消化它的獵物。2016年發表的一項研究結果表明，這種植物會計算獵物觸及陷阱外部感覺毛的次數，并以此確認捕捉到的是活著的且可食的獵物。一下、兩下，葉片閉上了，三下、四下、五下，消化液此時開始分泌。其實，這其中的機制十分簡單，但卻使人不禁聯想起動物大腦中所發生的事情：觸碰感覺毛就會觸發電信號傳遞，或者說“動作電位”的傳遞（“動作電位”是指可興奮細胞受到刺激時在靜息電位的基礎上產生的可擴布的電位變化過程。神經纖維的動作電位一般歷時約0.5～2.0毫秒，可沿膜傳播，又稱“神經沖動”），這與動物的神經沖動十分相似。

對此，有科學家解釋：植物會通過陷阱所傳播的動作電位次數來判斷，到底是沒用的枯枝落葉掉了上來，還是捕到了可口的獵物。計數同樣需要記憶，起碼植物得記住之前已經有幾次動作電位傳遞過了。

如果植物既能夠學習，能計數，還能識別自己的親屬，那么我們可以認為植物會思考么？或者說它們聰明嗎？有意識嗎？怎樣去回答這些問題，大部分取決于你會怎樣去定義智力與認知。不過，我們對于植物的看法總算是改變了。幾年前，只要提及植物行為，可能沒有誰會相信你的研究。但現在，關于植物行為這一概念已經不存在爭議了。

我們過去之所以認為植物不具備智力，完全是因為習慣使然，因為大多數人依然對植物報以輕視的態度。心中所想會影響眼中所見，如果你堅持把植物看成一種不具目的性的生物，那么你對它的認識也不大可能進步。現在是我們轉變對植物認識的時候了。