植物会思考吗?

作者: 椰叶

来源: 《植物科学趋势》

发布日期: 2019-07-04

本文讨论了植物是否具有意识的问题,基于神经学家和进化生物学家的研究,植物缺乏与动物相比的复杂大脑结构,因此不具备意识。文章还提到了植物神经生物学的争议,以及植物电信号的功能和局限性。

如果一棵树倒了,但没有人听见,它会感到痛苦和孤独吗?不会。这是生物学教授Lincoln Taiz与一些从事神经学与植物学研究的科学家,在最近一篇发表于《植物科学趋势》的论文中所作出的结论。这篇论文是基于神经学家Todd E. Feinberg和进化生物学家Jon M. Mallatt对动物意识的一项研究而作出的。

在Feinberg和Mallatt的研究中,他们分析了动物意识所需的大脑结构和功能的最低门槛。通过对简单的和复杂的动物大脑进行比较研究,他们对动物意识的进化提出了新的假设。基于对动物大脑解剖、功能复杂性和动物行为的广泛调查,他们为意识的出现创建了标准。唯一符合这些标准的动物是脊椎动物(如鱼类)、节肢动物(如昆虫、螃蟹)和头足类动物(如章鱼、鱿鱼)。Taiz认为,这一研究结果对植物的意识具有启示。

因为从Feinberg和Mallatt的分析来看,如果连一些动物都没有意识的话,那么组织相对简单,既没有神经元、也没有大脑的植物,就更不会有意识。自植物神经生物学在2006年作为一个科学领域建立以来,关于植物是否能够思考和学习,以及是否有意识地选择它们的行为,便成为了学者们一直争论的话题。

从事植物神经生物学的研究人员认为,植物具有许多与动物相同的心理特征,比如意识、认知、意向性、情感和感受疼痛的能力。他们常常将植物中的电信号与动物的神经系统进行类比。在2007年,《植物科学趋势》刊登了一篇反对植物神经生物学文章,Taiz是这篇文章的原始签名人。一直以来,他都不认同对植物进行的神经生物学研究。

他认为证明植物具有这些能力的证据是存在很大问题的,将植物的电信号与动物的神经系统的类比,实则是将大脑描述成了一种比海绵复杂不了多少的东西。而这种植物拟人化的最大危险是会破坏研究者的客观性。在新的论文中,Taiz表示植物意识的支持者一直在忽视甚至掩盖一个关键问题,那就是在意识出现之前,动物大脑必须进化出的独特而显著的结构、组织和功能上的复杂性。

而根据目前观察到的事实来看,植物和动物进化出了非常不同的生存策略,对于植物而言,大脑是代价非常高昂的器官,拥有这样高度发达的神经系统对它们来说绝没有好处。植物利用电信号的方式有两种:一个是调节细胞膜上带电分子的分布,另外一个是生物体中远距离地传递信息。前者能使植物的叶子发生卷曲,因为离子的运动会导致水从细胞中流出,从而改变叶子的形状;后者能在当一片叶子被昆虫叮咬之后,引发远处叶片的防御反应。

这两种行为都表现为植物选择了对刺激做出反应,但Taiz认为,这些反应是由基因编码的,并经过了世代的自然选择微调。含羞草的表现习性是一个常被提及的关于植物学习的研究。在实验中,研究人员会让一颗含羞草掉落,然后它会卷曲叶子来进行防御。经过多次掉落但没有受到严重损坏之后,叶子就会停止卷曲。这时,如果晃动含羞草,叶子就又会卷曲。这在表面上排除了是运动疲劳导致了它在掉落后不再作出反应。

Taiz解释说:“摇晃是非常剧烈的,由于摇晃刺激比降落刺激更强,所以它并不能完全排除感官适应的可能性,但这并不涉及到学习。那些用豌豆进行的为了证明巴甫洛夫的经典条件反射实验也存在问题,因为它们缺乏足够的控制。” Taiz和他的合作者希望能通过更严格的条件和控制,进一步的解决目前植物神经生物学实验中尚未解决的问题。

相比之下,Feinberg-Mallatt的意识模型描述了主观经验所需的特定水平的大脑组织复杂性。因此根据他们的发现来看,植物拥有意识的可能性极低,因为植物缺乏任何能与大脑的最低复杂程度相媲美的解剖结构。Taiz说:“作为一本植物生理学教科书的作者,我感到我有一份特殊的责任,使我要在公众面前表明自己的立场。

我知道很多从事植物的神经生物学研究的人都希望能在教科书上看到他们的研究,但到目前为止,还有太多的问题没有答案。”

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