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木訥無情的植物也有記憶,你該如何讓它「作出反應」?

2025-01-11科學

在許多人的認知裏,植物是一種無情的生物體,沒有情感,也不具備記憶能力。

但事實真的是這樣嗎?

近年來的多項研究成果表明,植物能夠記住「自己心目中的光源」,甚至比動物還要高階。

這些發現讓原本對植物就持有開放態度的植物學家陷入迷茫,植物的記憶能力真有這麽強嗎?

它們又是如何記住的?

如果你想讓植物「作出反應」,又該怎麽做呢?

這都是我們接下來要研究的問題。

光源「記憶」編碼測試。

自古以來人們就認為植物是死氣沈沈的,以至於後來的神經系統、生物神經網路等發現之後,人們也在第一時間嘗試將其與植物的一切進行對應。

例如「植物神經病」的說法就是對這種觀點的最好反映。

但隨著對植物系統解析度的提升,人們發現植物不光能夠感知光源並作出反應,還能對其進行編碼、儲存和傳播反應。

這一發現發生在2014年,由西班牙科學家進行。

科學家用基因改造的方法讓一種名叫阿拉伯芥的植物接受外部刺激時發光。

之後他們將這種植物與另一種不具備這種發光能力的阿拉伯芥放在一起。

實驗結果顯示,經過一段時間之後,兩者均含有能讓植物發光的基因,這一結果使得他們十分驚訝。

由此推測植物之間也能像動物一樣透過資訊素、基因等方式傳遞資訊,但科學家們還是有些不放心,於是他們又進行了新的實驗。

這一次實驗中,他們準備了一種叫做捕蠅草的植物,在一段時間內對這株植物施加一次刺激,並標記下刺激發生時間。

十次實驗結束之後,他們發現捕蠅草每次刺激之間的間隔時間變得十分精準,幾乎等間隔,這個結果可以說明捕蠅草能夠記錄時間。

隨後,將兩株捕蠅草放在一起,它們的辦法是一樣的,但同時他們還準備了一個控制組,即既有不具備用發光基因、又沒有經過多次刺激的捕蠅草。

實驗結果是,記錄了時間的捕蠅草將與人類相似地擁有均勻分布的發光點,而控制組則呈現隨機分布。

這個結果進一步證明植物在一定條件下能夠使用資訊素、基因等方法傳遞資訊。

2017年,義大利科莫大學的一批研究人員完成了一項新研究。

他們讓一種叫做小麥的植物經歷冬季寒冷,隨後將其移入夏季陽光的環境中。

研究發現,經過一次季節變化之後,小麥能夠在後續多年的冬季都表現出類似適應力的行為。

這項成果被稱為「冬眠記憶」。

研究人員認為這種記憶的形成是與神經活動相關聯的,因此他們進行了基因分析,發現了一種叫做FLC的基因。

在小麥經過一次冬天適應力成長之後,其FLC基因開始抑制小麥對寒冷刺激的反應,這一機制可能就是小麥記憶季節變化的關鍵所在。

植物的短期記憶和長期記憶。

關於植株如何記住資訊,2019年的多項研究結果為我們指明了方向。

那一年,華盛頓大學的一組研究人員發現,在辨識氣候變遷時,植物還會透過表達COLDAIR RNA分子來整合資訊,這一發現為研究顧喻植物變革帶來了新的思路。

他們推測,由COLDAIR RNA負責儲存資訊的方法與我們熟悉的電腦學科中的數據儲存方法相似。

隨後,他們開始透過控制組實驗確認這一推測。

首先,他們將COLDAIR RNA分子移除,然後對這批植物施加冬季刺激。

如預期結果,COLDAIR RNA不再具有,使這些植物仍然能夠感知季節變化。

接下來,他們開始先誘發COLDAIR,再施加冬季刺激。

實驗結果顯示,這兩次紅色相接,但是由於持續時間較短,因此未能導致完整響應。

最後,他們也嘗試了最長序列長短相同情況下短序列長長時進行完整刺激 experiment.

預期結果是,這一次完整刺激獲得完整響應。

這個結果證明了他們對COLDAIR RNA辨識功能的預期,同時也揭示了植物記憶 encoding decoding 過程與動物大腦類似,盡管它們並沒有神經細胞。

有趣的是,在COLDAIR被植入之前進行完整刺激時,由於COLDAIR 已經存在,因此將會產生完整響應,這一點與動物大腦相似,但也表明在沒有 COLDAIR 情況下無法進行完全掃描 反應.

這一發現讓我們重新審視動物和植物之間大腦/基因資訊儲存機制的相似性,而這一領域的深入研究或將更進一步地揭示生物大腦智慧的新定義。

另一項有趣研究是在日本進行的。

研究人員進行了一項連續觸碰名為「瓶子草」的植物十次後的觀察實驗。

實驗結果表明,在第一次之後,植物逐漸減少自己的捕食反應,每次觸碰幾乎完全不進行反應。

這說明植物可能將周圍環境中的事件記錄下來,並根據重要性排序,為最重要的資訊分配優先權來使用「功能保留原則」,交替使用或不使用原則等。

最近的研究表明,除了第十次觸碰外,第九次觸碰也影響到了之後瓶子草對第十一次觸碰的響應性,這或許能夠說明瓶子草具備多重級別的短期記憶。

與此同時,有一項更加令人驚異的發現。

2021年,加州大學柏克萊分校的一批科學家讓兩株野蔥經歷幾天分別在受驚液體中生長,隨後將它們放在一起觀察交配行為。

令科學家震驚的是,兩株野蔥只有一株經歷過受驚經歷,為什麽兩株都給出了反應?

一系列觀察和實驗之後,他們得出結論:野蔥能成為(目擊者)記錄周圍環境事件,甚至可以將「兇手」背後狀態傳遞到下一代!

讓植物「作出反應」

綜上所述,我們可以看出,在一定條件下,透過影響植物周圍環境,我們也許能讓植物「作出反應」。

然而,要做到這一點,我們首先需要了解自己的目標植物是什麽型別。

以瓶子草為例,只需將一根棍子插入瓶子草內部,然後輕輕觸碰,即可起到很好的作用(一定不要過於猛烈,以免傷害到自己)。

如果我們想不同尋常地移動到目標植物附近?

先前提到CA大學柏克萊大學團隊中,一名學生拿出了關起門來眾多庭院種植出來的大蒜種菇最終實作了收獲!

全球種植的人們應該歷史詩寫感嘆惹起大蒜如何生長!

最後, 我們要保持耐心, 等待事件發生.