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2019-12-06

隱藏的植物記憶:對植物來說,遺忘,可能才是更有力的生存工具|cacao 可口雜誌

大多數人在欣賞一株植物時,都很難想像它在等待著什麼。植物似乎並沒有長遠的計劃。它們一缺水就萎垂,一下雨就昂揚,感受到光照就向著陽光生長,從人的思維方式出發,植物只是遵從本能而已。

80年代,科學家才開始明確探討「植物記憶」,當時,一個法國研究團隊偶然發現,某種植物記得莖的一側葉片曾經受損,於是集中能量向另一側生長。此後,科學家發現,某些植物能記住經歷過的磨難:乾旱、脫水、寒冷、炎熱、過強光照、酸性土壤、短波輻射,還有被蟲啃食葉子,再次面對同樣的生存壓力時,植物就會調整自己的反應。它們可能會提高鎖水量、變得對光更敏感、增強耐鹽性和耐寒性,在某些情況下,這些記憶甚至能代代相傳。現在,我們已經知道植物的能力被大大低估了。植物能「聽到」震動,這可能有助於識別昆蟲襲擊;它們還能通過空氣和根傳播化學物質,從而分享信息。

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一株植物如果記得太多東西,可能就要以犧牲茁壯成長為代價,時刻警惕乾旱、洪水、鹽和昆蟲等威脅。與其一直做好最壞的打算,可能還不如忘記這些糟糕的經歷。

在《科學進展》(Science Advances)期刊上,一組澳洲的植物科學家Peter Crisp發表論文稱,對植物來說,與記憶相比,遺忘(或者說根本不形成記憶)可能才是更有力的生存工具。此外,植物形成記憶的概率相對較小,形成表觀性遺傳記憶的概率甚至更小。在實驗室中,以逼瘋植物為己任。他和同事可能會不給植物澆水,任其乾枯,再給缺水的植物澆水,觀察它們如何恢復。他們已經證明,某些植物對乾旱、缺乏光照和食草植物等壓力源的表觀遺傳記憶確實可以代代相傳。因此,這些科學家折磨了一代又一代植物(三代之後,這項工作變得十分有趣),再測試這些植物是否記得經歷過的磨難,抗旱性是否有所增強。Peter Crisp說:我們並未觀察到這種現象。 

植物從充滿壓力的環境下恢復的能力十分驚人,受到光脅迫的植物很快就能恢復——只要護理得當,疏於照料、棕黃枯萎的盆栽也能煥發生機。目前,科學家已經給出了很多植物形成記憶的例子。然而,在科學家發佈的實驗結果中,植物原本可以形成記憶,但卻選擇遺忘的例子卻很少。這也在情理之中。畢竟,辨別植物是否已經形成某段記憶是該領域最大的挑戰之一。

在另外一個實驗中,他們觀察到植物形成的記憶並不多。他們想到,植物記憶之所以罕見,會不會只是因為對植物來說,遺忘才更明智?他們得出結論說:形成一段記憶、對以往環境中的信號進行分子層面的追踪,都是要付出代價的。我們並未經常觀察到植物形成記憶,因此,植物可能不想一直記事,把能量用在別處或許更好。「記憶就算真的已經形成,也會褪色。」另一個研究小組已經證明,在鹽脅迫下,植物會形成表觀性遺傳記憶,並將其傳給後代;但一旦撤去鹽脅迫,這段記憶也會隨之消失。一株植物如果記得太多東西,可能就要以犧牲茁壯成長為代價,時刻警惕乾旱、洪水、鹽和昆蟲等威脅,與其一直做好最壞的打算,可能還不如忘記這些糟糕的經歷。

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我們難免想通過自己的閱歷來理解植物記憶和植物認知。從某種程度上來說,用「記憶」這個能喚起人類共鳴的簡稱來描述植物行為就是個例子。

在用豌豆進行實驗的時候,實驗人員調高了學習任務的難度。豌豆不光要學習有用的東西,還要學習分辨哪些東西毫無意義,這兩件事彼此毫不相關。含羞草只需要弄明白一件事——跌落意味著什麼?豌豆則需同時應付兩個因素:風和光。

對豌豆進行訓練之後,實驗人員擋住了光線,將風扇換到Y形迷宮的另一側後再次打開,看看豌豆是否已經學會協調氣流與光線,以及在沒有光的情況下,豌豆是否依然足夠健康,能對微風刺激作出反應,就算微風換了一個方向吹,也沒有光信號,答案依然是肯定的。受訓協調風和光的豌豆向著風扇生長;受訓區分兩種刺激的豌豆則背著風扇生長。實驗人員得出結論:這樣看來,記憶就顯得沒那麼有趣了——植物當然有記憶了,不然訓練怎麼會奏效?記憶是學習過程的一部分,但負責學習的是誰?學習過程中到底發生了什麼?真正將氣流和光線聯繫在一起的又是誰?

就算植物有生命,我們往往也會將植物當作物體,而不是會呼吸、會生長且生機勃勃的生物。我們將其看作會對簡單刺激產生反應的機械。但在某種程度上來說,地球上的所有生命都是如此。所有生物都是化學物質和電信號的結合體,能與所處環境進行互動。記憶是一系列外部刺激留下的生物化學記號,本質上,植物對寒冬的表觀性遺傳記憶與人對炎夏的記憶也差不多。

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