2019年10月,阿聯(lián)酋哈伊馬角市阿曼灣中學(xué)做了一個簡單的對比實驗:用控制變量的方式觀察兩株植物對人類語言的響應(yīng)。
其中,左邊的植物旁邊反復(fù)播放咒罵、批評的錄音,右邊則反復(fù)播放贊美、夸獎的錄音,兩株植物的光照、水肥等條件均保持同步。實驗持續(xù)了30天,結(jié)果讓人大為吃驚:左邊那株經(jīng)常遭受“語言暴力”的植物竟然被活生生地“罵”死了,葉片枯萎,毫無生機,而右邊的植物卻綠意盎然,長勢非常茂盛。
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對于這次實驗的真實性和科學(xué)性,這里暫不做評論。不過,關(guān)于“植物是否具有意識和記憶”這一問題,各國科學(xué)家也經(jīng)歷了長期的研究,相關(guān)概念最早可以追溯到19世紀(jì)。
在1848年,實驗心理學(xué)家古斯塔夫·西弗納教授率先提出:植物具有一定的感知能力,而且具有多種情緒的變化。在早期的植物學(xué)研究中,這一觀點備受爭議,科學(xué)家掌握的證據(jù)也很少,無法對這一結(jié)論進(jìn)行有效批駁或驗證。
在上世紀(jì)60年代,美國情報局的審訊專家克里夫·巴克斯特對這一課題進(jìn)行了更加深入的研究,試驗最終得出了一系列不可思議的結(jié)論。在1966年,巴斯特產(chǎn)生了一個新奇的想法:如果用測謊儀連接龍舌蘭的葉片,能夠觀測到株植物的“心理變化”嗎?
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沒想到的是,剛連上測謊儀,屏幕上就出現(xiàn)了活躍的鋸齒狀波形圖,圖形的變化規(guī)律和測謊者遭受審訊時產(chǎn)生的心理波動極為相似。為了進(jìn)一步確認(rèn)這種現(xiàn)象是否出于巧合,巴克斯特還采用了其他不同的刺激手段,比如灼燒植物的葉片、在植物跟前把海水蝦扔進(jìn)沸水里等等,以此來觀察植物的波形感應(yīng)變化。
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為了研究植物是否對人類具有記憶能力,巴克斯特采用抽簽的方式選出了一名助手S,并吩咐該助手將實驗室里的一株植物連根拔掉,旁邊的一棵植物則不做處理。之后,各位助手分別回到實驗室并在植物面前短暫停留,當(dāng)前幾名助手經(jīng)過時,屏幕上的波形圖一切正常。
然而,當(dāng)助手S進(jìn)入實驗室并短暫停留時,屏幕上的電波突然開始劇烈波動,仿佛受到了驚嚇一般。巴克斯特教授由此推斷:植物可能真的具有一定的意識和記憶能力。
巴克斯特教授對植物的測謊實驗引發(fā)了很多科學(xué)家的質(zhì)疑,甚至有人認(rèn)為這種試驗不具有可重復(fù)性,理論上是不正確的。但這些質(zhì)疑并不影響該實驗造成的轟動效果,在一定程度上刷新了人們對植物的認(rèn)知。
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從科學(xué)的角度來看,植物沒有大腦和神經(jīng)纖維,理論上不具有高層次的感知和記憶能力。但和動物一樣,植物在整個生長階段也都面臨著各種脅迫和刺激,比如光照、溫度、鹽度、干旱以及動物的捕食。由此,植物也進(jìn)化出了相應(yīng)的機制來應(yīng)對各種脅迫。
近年來的研究表明,植物在面臨脅迫時確實具有一定的“記憶”能力,這一點從經(jīng)典的春化作用和含羞草墜落實驗中都能得到驗證。在2018年,“植物對逆境的記憶功能”還入選了中國科協(xié)60個重大科學(xué)問題和工程技術(shù)難題,受到了國內(nèi)專家學(xué)者的高度重視。
刺激含羞草,葉片會立即閉合;反復(fù)施加刺激,葉片就不再閉合
國內(nèi)外的研究顯示,植物對外界脅迫的記憶能力與刺激的施加次數(shù)有關(guān)。
植物在第一次受到脅迫時會進(jìn)入引發(fā)狀態(tài),此時植物的染色質(zhì)表觀修飾會發(fā)生改變,DNA序列依舊保持不變。當(dāng)植物第二次受到相同的脅迫時,內(nèi)部的生理響應(yīng)會比第一次更加劇烈,而且反應(yīng)速度也更快。
不僅如此,植物還會在第二次刺激作用時進(jìn)入“脅迫記憶時期”,對之前所受到的脅迫進(jìn)行信息儲存,最終形成記憶。2014年,史蒂夫教授經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn),這種記憶能夠持續(xù)幾天,最長能維持幾周。
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更讓人感到不可思議的是,植物還能通過染色體分裂將這種“記憶”傳遞給子代細(xì)胞或者后代。如果植物通過有絲分裂將記憶傳遞給子代細(xì)胞,則稱之為“體細(xì)胞脅迫記憶”;如果通過減數(shù)分裂遺傳給下一代,則稱為“跨代脅迫記憶”。
關(guān)于跨代脅迫記憶,還有很多典型的案例。
在2006年,Molinier教授嘗試?yán)枚滩ㄝ椛涮幚頂M南芥(實驗室常用的模式植物之一),結(jié)果發(fā)現(xiàn)擬南芥體細(xì)胞的同源重組率明顯增加了,而且這種變化還成功地遺傳給了子代。
擬南芥
2012年的研究表明,在干旱脅迫下,白三葉母株的DNA會發(fā)生明顯的甲基化,最終誘導(dǎo)子代形成了對母代所經(jīng)歷的干旱脅迫的記憶,導(dǎo)致子代的表觀形狀發(fā)生了變化。
2016年,研究人員發(fā)現(xiàn),在蒲公英不僅發(fā)生了跨世代的DNA甲基化,還發(fā)生了跨世代的表型變化。和沒有遭遇脅迫的對照組相比,實驗組的后代在根冠比、葉片形態(tài)等方面發(fā)生了顯著變化,這種變化更有利于提高后代對脅迫的適應(yīng)能力。
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越來越多的證據(jù)表明,對于外界的各種刺激,植物確實能夠從細(xì)胞分子的水平上做出反應(yīng),甚至能夠通過組蛋白修飾、DNA甲基化、RNA干擾等表觀遺傳修飾的手段形成“脅迫記憶”,并將記憶遺傳給下一代。
不可否認(rèn),在意識和記憶領(lǐng)域,植物不具備人類以及其他高等哺乳動物所具備的生物基礎(chǔ)——沒有神經(jīng)系統(tǒng),也無法通過語言表達(dá)。然而,國際植物神經(jīng)生物學(xué)實驗室的專家卻認(rèn)為,擁有大腦等高級的神經(jīng)中樞并不是具備智能的先決條件,植物雖然不具備大腦,但同樣也具有智能行為(比如下圖中植物對蝙蝠的誘導(dǎo)及捕食)。
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關(guān)于植物的智力水平,學(xué)術(shù)界眾說紛紜,各方觀點不一。但可以確定的是,經(jīng)過漫長的生物進(jìn)化,植物必然具備宏大而且充滿智慧的生存策略,否則早就被自然淘汰了。
總之,人類對植物智商的研究才剛剛起步,還有更多未知的領(lǐng)域需要長期探索。相信隨著科技的不斷進(jìn)步,我們終能從這場爭論中得到一個合理的解答。
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