ny forskning visar att växter” kan tänka och komma ihåg, ” enligt en nyhetshistoria publicerad den här veckan.
växter kan överföra information ”från blad till blad på ett mycket likartat sätt till våra egna nervsystem”, skrev BBC News., Artikeln fortsätter att hävda att växter kommer ihåg information och använda ”information krypterad i ljuset för att immunisera sig mot säsongspatogener.”
växter kan inte tänka eller komma ihåg. Dessa lånade termer beskriver inte exakt hur växter fungerar. Men som de flesta organismer kan växter känna världen runt dem, bearbeta information från sin miljö och reagera på denna information genom att förändra deras tillväxt och utveckling., Faktum är att växter svarar på förändringar i sin miljö på sätt som många skulle hitta överraskande sofistikerade, även om botaniker har känt till dessa förmågor i århundraden.
”ett stort misstag folk gör talar som om växter” vet ”vad de gör”, säger Elizabeth Van Volkenburgh, botaniker vid University of Washington. ”Biologilärare, forskare, studenter och lekmän gör alla samma misstag. Jag skulle mycket hellre säga en växt sinnen och svarar, snarare än anläggningen ’ vet.”Att använda ord som ”intelligens” eller ”tänka” för växter är bara fel., Ibland är det roligt att göra, det är lite provocerande. Men det är bara fel. Det är lätt att göra misstaget att ta ett ord från ett annat fält och applicera det på en växt.”
BBC News story bygger på en studieuppsättning för publicering i växtcellen. Medförfattare Stanislaw Karpinski vid Warszawas universitet för biovetenskap i Polen presenterade nyligen sin forskning vid det årliga mötet för Society for Experimental Biology i Prag, Tjeckien.,
berättelsen hävdar att, enligt studien, stimulerar en bladcell med ljus skapar en kaskad av elektrokemiska händelser över hela växten, kommuniceras via specialiserade celler som kallas bunt-mantelceller precis som elektriska impulser sprids längs nervcellerna i nervsystemet hos ett djur. Forskarna fann att dessa reaktioner fortsatte flera timmar senare, även i mörkret, vilket de tolkade för att indikera ett slags minne.,
det här är som att säga att eftersom ytan på en damm fortsätter att krusa en gång slog av en sten, är vattnet ”komma ihåg” något. Analogi håller inte riktigt. Men växter producerar elektriska signaler och funktionen av dessa signaler som svar på ljus är det verkliga fokuset på den nya studien—det senaste bidraget till en växande arbetsgrupp om elektrisk signalering i växter.
även om växter inte har nerver, kan växtceller generera elektriska impulser som kallas aktionspotentialer, precis som nervceller hos djur gör., Faktum är att alla biologiska celler är elektriska.
celler använder membran för att hålla sina interiörer åtskilda från sina exteriörer. Några mycket små molekyler kan infiltrera membranen, men de flesta molekyler måste passera genom porer eller kanaler som finns i membranet. En grupp av migrerande molekyler är jonfamiljen: laddade partiklar som natrium, kalium, klorid och kalcium.
När olika koncentrationer av joner ackumuleras på motsatta sidor av ett cellmembran finns det potential för en elektrisk ström., Celler hanterar denna elektriska potential med hjälp av proteinkanaler och pumpar inbäddade i cellmembranet—gatekeepers som reglerar flödet av laddade partiklar över cellmembranet. Det kontrollerade flödet av joner in och ut ur en cell utgör elektrisk signalering i både växter och djur.
”i vilken cell du har ett membran”, förklarar Alexander Volkov, en växtfysiolog vid Oakwood University i Alabama. ”Du har joner på båda sidor i olika koncentrationer, vilket skapar en elektrisk potential., Det spelar ingen roll om det är en djur-eller växtcell-det är allmän kemi.”
eftersom vissa typer av växtceller har vissa funktioner gemensamt med nervceller—de är ordnade i rörformiga buntar, de hyser jonkanaler i sina membran—vissa botaniker har föreslagit att växter sprider handlingspotentialer längs anslutna nätverk av dessa celler, som liknar signalering i ett djurs nervsystem. Men de flesta botaniker är överens om att växter inte har nätverk av celler som har utvecklats speciellt för snabb elektrisk signalering över långa avstånd, som de flesta djur gör., Växter har helt enkelt inte sanna nervsystem.
så om växter inte använder elektriska signaler i nervsystemet som djur, Vad gör de med de elektriska impulser de producerar? I de flesta fall vet inte växtbiologer. ”Vi har känt till elektrisk signalering i växter så länge vi har känt till det hos djur”, säger Van Volkenburgh. ”Men i de flesta växter, vad dessa signaler är för är en öppen fråga.,”De anmärkningsvärda undantagen från detta mysterium är växter som är beroende av elektriska signaler för snabb rörelse, som den köttätande Venus flytrap eller Mimosa pudica—en växt vars löv viks upp när de borstas för att avskräcka växtätare (se film nedan).
under de senaste åren har viss forskning föreslagit att elektrisk signalering i växter ändrar och reglerar alla typer av biologiska processer i växtceller. Elektriska signaler, vissa botaniker har hävdat, makt mer än de knäppa fällor av den exotiska Venus flytrap—de är lika viktiga för gräset växer på din gräsmatta., Att mäta elektriska impulser i växter är lätt, men att koppla dem till specifika växtfunktioner är mycket svårare och växtbiologisamhället är inte nära att nå enighet om hur de flesta växter använder dessa impulser.
Karpinskis nya studieförsök att koppla ljusaktiverad elektrisk aktivitet till immunförsvaret i växter., I den nya studien infekterade forskare bladen av Arabidopsis thaliana (thale cress) med en bakteriell patogen antingen en timme innan växten exponeras för en stark dos av blått, rött eller vitt ljus eller en, åtta eller 24 timmar efter att växten exponerats för ljus. Växter behandlade med ljus före infektion utvecklade motstånd, men växter infekterade utan föregående belysning visade inget motstånd.
När de utsätts för starkt ljus, förklarar Karpinski, växter absorberar mer energi än de kan använda för fotosyntes—men han tror inte växter slösa denna överskottsenergi., Karpinski säger att växter omvandlar energin till värme och elektrokemisk aktivitet som senare kan utlösa biologiska processer, som immunförsvar. ”Det verkar som att växter kan öka motståndet mot patogener endast med hjälp av deras ljusabsorptionssystem”, säger Karpinski. ”Vi fann att elektrokemisk signalering reglerar denna process. Elektrisk signalering i växter är känd från Darwins tid-det är inget nytt. Men det som inte beskrivs är att ljus kan inducera handlingspotentialer. Vi har funnit att det finns en annan signalering för blått, vitt och rött ljus., Om växter kan signalera olika olika våglängder av ljus, kan växter också se färger.”
Karpinski tror att växter genererar olika elektriska impulser när olika våglängder av ljus träffar sina löv och att växter använder dessa impulser för att på något sätt reglera deras immunförsvar. Han spekulerar till och med att växter kan använda denna förmåga att slåss mot säsongspatogener. Men exakt hur denna mekanism skulle fungera är oklart.,
den roll som elektrisk signalering i de flesta anläggningar förblir i stort sett mystisk och oförklarlig—och absolut inte garanterar påståenden om att växter kan ”tänka och komma ihåg.”Men det finns gott om väldokumenterade exempel på de sofistikerade sätt på vilka växter förändrar sin egen tillväxt som svar på förändringar i sin miljö.
tänk bara på att rötterna alltid växer i gravitationsriktningen och skott växer alltid mot ljuset—även om du slår en växt på sidan., Biologer har utarbetat att dessa processer, som kallas gravitropism respektive fototropism, är beroende av hormoner som förändrar celltillväxten i växtvävnader: om en sida av en rot eller skott växer snabbare än en annan, kommer den att böja. Klätterväxter, som vinstockar och creepers, använder liknande mekanismer för att reagera på beröring, klamrar och krullar runt den första Polen, väggen eller grenen de kontaktar.
växter behandlar också information från sin miljö och ändrar sin tillväxt baserat på den informationen., ”Vissa växter blomma som dagarna blir kortare och andra som dagarna blir längre. De ” vet ”att dagarna blir längre eller kortare genom att ha tabulerade reaktioner på varje dag och nattlängd”, säger Van Volkenburgh. ”Hur detta fungerar är baserat på växternas cirkadiska rytm. Folk inser inte att växter har en dygnsrytm precis som djur gör. Växter har alla typer av rörelser baserat på deras cirkadiska rytmer.,”
unga solrosor och andra unga växters blommande toppar och löv kan spåra solens båge från öst till väst—ett fenomen som kallas heliotropism som säkerställer maximal ljusexponering under en avgörande tillväxtperiod. Sedan finns det mer häpnadsväckande exempel på växter förändras som svar på deras miljö. Tänk på Telegraph-växten: en märklig Asiatisk buske med små satellitblad som ständigt svänger för att övervaka ljuset i sin miljö. Satelliten lämnar pivot så pålitligt och snabbt att du faktiskt kan observera dem rör sig i realtid (se film nedan)., Deras eviga dans spårar ljusets rörelse under dagen och justerar de primära bladens position för att absorbera så mycket ljus som möjligt.
med sådana överraskande exempel på växter förmåga att bearbeta information och anpassa sig till sina miljöer, det finns ingen anledning att prova och förse växter med intelligens, tanke, minne eller andra kognitiva förmågor som de inte verkligen besitter och behöver inte. De är redan smarta.
bild av blad med tillstånd av Wikimedia Commons