植物的感知能力有多强？这是丹尼尔·查莫维茨（Daniel Chamovitz）的新书《植物知道什么》的核心问题，他是特拉维夫大学曼纳植物生物科学中心的负责人。他认为，植物能看、能闻、能感觉。当受到攻击时，它们会发起防御，并警告邻居即将到来的麻烦。甚至可以说，植物具有记忆。但这是否意味着植物会思考——或者可以谈论花的“神经科学”？查莫维茨回答了《心灵事务》编辑加雷思·库克提出的问题。
1. 您最初是如何对这个话题感兴趣的？
我对植物和人类感官之间相似之处的兴趣始于 20 世纪 90 年代中期，当时我还是耶鲁大学邢旺登实验室的博士后研究员。我当时对研究一种植物特有的生物过程感兴趣，而且它不会与人类生物学有关联（可能是在我的家庭中其他六位“医生”，都是内科医生，做出的一种回应）。所以我被植物如何感知光线来调节其发育的问题所吸引。
几十年来，人们都知道植物不仅利用光进行光合作用，还将其作为改变植物生长方式的信号。在我的研究中，我发现了一组独特的基因，这些基因对于植物确定其是否处于光照或黑暗中至关重要。当我们报告我们的发现时，这些基因似乎是植物界独有的，这与我避免任何涉及人类生物学的事物相符。但令我惊讶的是，而且完全出乎我的意料，我后来发现这组相同的基因也是人类 DNA 的一部分。
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这引出了一个显而易见的问题，这些看似“植物特有”的基因在人类中有什么作用？多年以后，我们现在知道这些相同的基因在动物中对于细胞分裂的定时、神经元的轴突生长以及免疫系统的正常运作非常重要。
但最令人惊奇的是，这些基因还能调节动物对光的反应！虽然我们不会像植物那样改变我们对光的反应形式，但我们的内部时钟会受到光的影响。我们的内部昼夜节律时钟使我们保持 24 小时的节奏，这就是为什么当我们环游世界时会感到时差。但是，这个时钟可以通过光线重置。几年前，我与纽约大学的贾斯汀·布劳合作，表明缺失其中一些基因的突变果蝇失去了对光做出反应的能力。换句话说，如果我们改变它们的时钟，它们仍然会时差。
这让我意识到植物和动物之间的基因差异并不像我曾经天真地认为的那么重要。因此，虽然我没有积极地研究这个领域，但我开始质疑植物和人类生物学之间的相似之处，即使我自己的研究从研究植物对光的反应演变为研究果蝇的白血病。
2. 您认为人们应该如何改变他们对植物的看法？
人们必须意识到，植物是复杂的生物，它们过着丰富而感性的生活。你知道，我们中的许多人将植物视为无生命的物体，与石头没什么不同。甚至许多人用丝绸花代替真花，或用人造圣诞树代替真圣诞树，在某种程度上也体现了我们与植物的关系。你知道，我没见过任何人用毛绒狗代替真狗！
但是，如果我们意识到所有植物生物学都源于“根植”的进化限制，这种限制使植物无法移动，那么我们就可以开始欣赏叶子和花朵中发生的非常复杂的生物学。如果你仔细想想，根植是一个巨大的进化限制。这意味着植物无法逃脱恶劣的环境，无法迁移以寻找食物或伴侣。因此，植物必须开发出非常敏感和复杂的感官机制，才能在不断变化的环境中生存。我的意思是，如果你饿了或渴了，你可以走到最近的水源地（或酒吧）。如果你觉得热，你可以向北移动，如果你正在寻找伴侣，你可以去参加聚会。但是植物是无法移动的。它们需要看到食物在哪里。它们需要感受天气，并且需要闻到危险。然后，它们需要能够整合所有这些非常动态和不断变化的信息。仅仅因为我们没有看到植物在移动，并不意味着植物内部没有一个非常丰富和动态的世界。
3. 您说植物有嗅觉？
当然。但是要回答这个问题，我们必须为自己定义什么是“嗅觉”。当我们闻到某种东西时，我们会感觉到一种溶解在空气中的挥发性化学物质，然后以某种方式对这种气味做出反应。植物中最明显的例子是水果成熟期间发生的事情。你可能听说过，如果你把一个成熟的水果和一个未成熟的水果放在同一个袋子里，未成熟的水果会更快成熟。发生这种情况是因为成熟的水果会向空气中释放一种成熟信息素，绿色水果会闻到它，然后开始自行成熟。这种情况不仅发生在我们的厨房中，而且甚至主要发生在自然界中。当一个水果开始成熟时，它会释放这种被称为乙烯的激素，这种激素会被邻近的水果感知到，直到整棵树和树林或多或少地同步成熟。
植物利用嗅觉的另一个例子是被称为菟丝子的寄生植物如何找到它的食物。菟丝子无法进行光合作用，因此必须依靠其他植物生存。它找到寄主植物的方式是通过嗅觉。菟丝子可以检测到邻近植物在空气中释放的微量化学物质，并且实际上会选择它认为最美味的化学物质！在一个经典的实验中，科学家表明菟丝子更喜欢番茄而不是小麦，因为它更喜欢番茄的气味。
3B。听觉呢？
这有点棘手，因为虽然大量研究支持植物具有视觉、嗅觉、味觉和触觉的观点，但对植物听觉能力的支持与我们所拥有的关于音乐可能影响植物生长的轶事信息量成反比。我们中的许多人听说过植物在有古典音乐的房间里生长茂盛的故事。然而，通常情况下，许多关于音乐和植物的研究，说得客气点，不是由具有科学方法基础的研究人员进行的。毫不奇怪，在这些研究中的大多数情况下，植物在实验人员也喜欢的音乐中茁壮成长。
从进化的角度来看，植物可能也真的不需要听觉。在人类和其他动物中，听觉的进化优势是一种我们的身体警告我们潜在危险情况的方式。我们早期的人类祖先可以通过森林听到危险的捕食者在跟踪他们，而今天我们听到的是驶近的汽车的发动机。听觉还可以在个体之间和动物之间实现快速通信。大象可以通过发出在物体周围隆隆作响并传播数英里的次声波来在遥远的距离中找到彼此。海豚群可以通过遇险的鸣叫声找到在海洋中迷路的海豚幼崽。在所有这些情况中，共同点是声音能够实现信息的快速传递和响应，而响应通常是移动——逃离火灾、逃脱攻击、寻找家人。
但是植物是扎根的，固定的生物。虽然它们可以向太阳生长，并随着重力弯曲，但它们无法逃跑。它们无法逃脱。它们不会随着季节迁徙。因此，也许在我们世界中习惯的听觉信号对于植物来说是不相关的。
尽管如此，我必须声明，一些非常最新的研究暗示植物可能会对声音做出反应。不是对音乐，请注意，这对植物来说是无关紧要的，而是对某些振动。看看这将会如何发展会非常有趣。
4. 植物之间会相互交流吗？
在基本层面上，是的。但这我想取决于你如何定义交流。毫无疑问，植物会对其他植物的信号做出反应。例如，如果一棵枫树受到虫子的攻击，它会向空气中释放一种信息素，这种信息素会被邻近的树木吸收。这会诱导接收树木开始制造有助于其抵抗即将到来的虫子攻击的化学物质。因此，从表面上看，这绝对是交流。
但是我我认为我们还必须问一个关于意图的问题（如果我们甚至可以使用这个词来描述植物，请允许我拟人化一下）。这些树木是在交流吗，意思是说那棵受到攻击的树是在警告周围的树木吗？或者它可能更微妙吗？也许受到攻击的分支为了自我生存而与同一棵树的其他分支进行交流更有意义，而邻近的树木，好吧，它们只是在窃听并从信号中获益。
还有其他此类交流的例子。例如，一项非常新的研究表明，植物还可以通过从根到根传递的信号进行交流。在这种情况下，“说话”的植物因干旱而承受压力，它“告诉”邻近的植物为缺水做好准备。我们知道信号是通过根传递的，因为如果两棵植物只是在邻近的花盆中，这种情况就不会发生。它们必须有相邻的根。
5. 植物有记忆吗？
植物肯定具有几种不同形式的记忆，就像人类一样。它们具有短期记忆、免疫记忆，甚至还有跨代记忆！我知道这对某些人来说是一个难以理解的概念，但是如果记忆包括形成记忆（编码信息）、保留记忆（存储信息）和回忆记忆（检索信息），那么植物肯定会记住。例如，捕蝇草需要让昆虫触摸其叶子上的两根毛发才能关闭，因此它会记住第一根毛发已被触摸。但这只持续约 20 秒，然后它就会忘记。小麦幼苗会记住它们在开花和结籽之前经历过冬天。一些受压植物会产生对相同压力更具抵抗力的后代，这是一种跨代记忆，最近也在动物身上得到证实。虽然捕蝇草的短期记忆是基于电的，很像神经活动，但较长期的记忆是基于表观遗传学的——基因活动的改变，不需要像突变那样改变 DNA 代码，但仍然会从父母传递给后代。
6. 那么，您会说植物会“思考”吗？
不，我不会，但也许这就是我自己的想法仍然受限的地方！对我来说，思考和信息处理是两个不同的概念。我在这里必须谨慎，因为这真的接近哲学范畴了，但我认为有目的的思考需要高度发达的大脑和自知或至少是理智的意识。植物表现出无知意识的元素，在我看来，这不包括思考的能力。正如植物在没有大脑的情况下不会遭受主观痛苦一样，我也不认为它会思考。
7. 您是否看到植物所做的事情与人脑所做的事情之间有任何相似之处？是否可以有植物的神经科学，而没有神经元？
首先，冒着得罪我一些最亲密的朋友的风险，我认为“植物神经生物学”这个术语就像“人类花卉生物学”一样荒谬。植物没有神经元，就像人类没有花朵一样！
但是你不需要神经元来进行细胞间的通讯、信息存储和处理。即使在动物中，也不是所有信息都只在大脑中处理或存储。大脑在更复杂的动物中主导着更高层次的处理，但在简单的动物中并非如此。植物的不同部分相互交流，交换关于细胞、生理和环境状态的信息。例如，根的生长依赖于一个在枝条顶端产生的激素信号，并被运输到正在生长的根部，而枝条的发育部分依赖于一个在根部产生的信号。叶子向枝条顶端发送信号，告诉它们开始开花。通过这种方式，如果你真的想做一些重大的手势，那么整个植物都类似于大脑。
但是，虽然植物没有神经元，但植物既会产生神经活性化学物质，也会受其影响！例如，谷氨酸受体是人脑中记忆形成和学习所必需的神经受体。虽然植物没有神经元，但它们确实有谷氨酸受体，令人着迷的是，抑制人类谷氨酸受体的相同药物也会影响植物。通过研究植物中的这些蛋白质，科学家们已经了解了谷氨酸受体如何介导细胞间的通讯。因此，也许应该向神经生物学家提出这样的问题：是否存在一个没有人花的“人类植物学”！
达尔文，一位伟大的植物研究者，提出了后来被称为“根-大脑”假说的理论。达尔文提出，根的顶端，我们称之为分生组织的部分，像低等动物的大脑一样，接收感官输入并指导运动。几个现代研究小组正在跟进这一研究方向。
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