У растений есть электрические и химические сигнальные системы, они могут обладать памятью и проявлять мозговое поведение в отсутствие мозга. 1973 году в New York Times была опубликована книга, утверждающая, что растения - это разумные существа, которые испытывают эмоции, предпочитают классическую музыку рок-н-роллу и могут реагировать на невысказанные мысли людей, живущих за сотни миль от них.список бестселлеров для документальной литературы. «Тайная жизнь растений» Питера Томпкинса и Кристофера Берда представила соблазнительное сочетание законной науки о растениях, шарлатанских экспериментов и мистического поклонения природе, которые захватили общественное воображение в то время, когда мышление Нью Эйдж просачивалось в мейнстрим. Наиболее запоминающиеся отрывки описывают эксперименты бывшего эксперта ЦРУ по полиграфу по имени Клив Бакстер, который в 1966 году по прихоти подключил гальванометр к листу драцены, комнатному растению, которое он держал в своем офисе. К своему удивлению, Бакстер обнаружил, что, просто представив подожженную драцену, он мог заставить ее пробудить иглу полиграфа, зарегистрировав всплеск электрической активности, предполагающий, что растение испытывает стресс. «Могло ли растение читать его мысли?» - спрашивают авторы. «Бакстеру захотелось выбежать на улицу и крикнуть всему миру:« Растения могут думать! » ”
Бакстер и его сотрудники подключили полиграфические устройства к десяткам растений, включая салат, лук, апельсины и бананы. Он утверждал, что растения реагируют на мысли (хорошие или плохие) людей в непосредственной близости, а в случае знакомых им людей - на большом расстоянии. В одном эксперименте, предназначенном для проверки памяти растений, Бакстер обнаружил, что растение, ставшее свидетелем убийства (путем топтания) другого растения, могло выбрать убийцу из шести подозреваемых, зарегистрировав всплеск электрической активности, когда убийца был доставлен к нему. Это. Растения Бакстера также проявляли сильное отвращение к межвидовому насилию. У некоторых была стрессовая реакция, когда в их присутствии треснуло яйцо или когда живые креветки были брошены в кипящую воду, эксперимент, который Бакстер написал дляМеждународный журнал парапсихологии , 1968 год.
В последующие годы несколько ученых-растениеводов безуспешно пытались воспроизвести «эффект Бакстера». Большая часть научных данных в «Тайной жизни растений» дискредитирована. Но книга оставила свой след в культуре. Американцы начали разговаривать со своими растениями и играть для них Моцарта, и, без сомнения, многие продолжают это делать. Это может показаться достаточно безобидным; вероятно, в наших размышлениях о растениях всегда будет присутствовать нотка романтизма. (Лютер Бербанк и Джордж Вашингтон Карвер, по общему мнению, говорили и слушали растения, с которыми они проделали такую блестящую работу.) Но, по мнению многих ученых-растениеводов, «Тайная жизнь растений» нанесла серьезный ущерб их области. По словам Даниэля Чамовица, израильского биолога, автора недавней книги «Что знает растение, «Томпкинс и Берд» заблокировали важные исследования поведения растений, поскольку ученые стали настороженно относиться к любым исследованиям, которые намекали на параллели между чувствами животных и чувствами растений ». Другие утверждают, что «Тайная жизнь растений» привела к «самоцензуре» среди исследователей, стремящихся изучить «возможные гомологии между нейробиологией и фитобиологией»; то есть возможность того, что растения намного умнее и больше похожи на нас, чем думает большинство людей, - способны к познанию, общению, обработке информации, вычислениям, обучению и памяти.
Цитата о самоцензуре появилась в противоречивой статье 2006 года в журнале Trends in Plant Science.предлагая новую область исследования, которую авторы, возможно, несколько опрометчиво, решили назвать «нейробиологией растений». Шесть авторов - среди них Эрик Д. Бреннер, американский молекулярный биолог растений; Стефано Манкузо, итальянский физиолог растений; Франтишек Балушка, словацкий клеточный биолог; и Элизабет Ван Волкенбург, американский биолог растений, утверждала, что сложное поведение, наблюдаемое у растений, в настоящее время не может быть полностью объяснено знакомыми генетическими и биохимическими механизмами. Растения способны ощущать и оптимально реагировать на множество переменных окружающей среды - свет, воду, гравитацию, температуру, структуру почвы, питательные вещества, токсины, микробы, травоядные животные, химические сигналы от других растений, - что может существовать какая-то система обработки информации, подобная мозгу. интегрировать данные и координировать поведенческую реакцию растения. Авторы отметили, что электрические и химические сигнальные системы были идентифицированы у растений, которые гомологичны системам нервной системы животных. Они также отметили, что в растениях были обнаружены нейротрансмиттеры, такие как серотонин, дофамин и глутамат, хотя их роль остается неясной.
Отсюда необходимость в нейробиологии растений - новой области, «направленной на понимание того, как растения воспринимают свои условия и комплексно реагируют на воздействие окружающей среды». В статье утверждается, что растения демонстрируют интеллект, определяемый авторами как «внутренняя способность обрабатывать информацию как от абиотических, так и от биотических стимулов, что позволяет принимать оптимальные решения о будущей деятельности в данной среде». Незадолго до публикации статьи Общество нейробиологии растений провело свое первое собрание во Флоренции в 2005 году. В следующем году вышел новый научный журнал с менее тенденциозным названием « Сигнализация растений и поведение» .
В зависимости от того, с кем вы сегодня разговариваете в науках о растениях, область нейробиологии растений представляет собой либо радикально новую парадигму в нашем понимании жизни, либо откат назад в мутные научные воды, которые в последний раз всколыхнула «Тайная жизнь растений». Его сторонники считают, что мы должны перестать рассматривать растения как пассивные объекты - немую, неподвижную мебель нашего мира - и начать относиться к ним как к главным героям в их собственных драмах, искусно умеющих бороться с природой. Они бросили бы вызов восстановительному фокусу современной биологии на клетках и генах и вернули бы наше внимание к организму и его поведению в окружающей среде. Только человеческое высокомерие и тот факт, что жизнь растений разворачивается в гораздо более медленном измерении времени, мешают нам оценить их интеллект и последующий успех. Растения доминируют во всех земных средах, составляя девяносто девять процентов биомассы на Земле. Для сравнения, люди и все другие животные, по словам одного нейробиолога по растениям, «просто следы».
The Intelligent Plant
Многие ученые завода отодвинули трудно против зарождающейся области, начиная с терпким, пренебрежительно письмом в ответ на манифест Бреннера, подписанные тридцать шесть видных ученых растений (Alpi и др., В литературе) и опубликованы в Trends Ботвы Наука . «Начнем с того, что просто констатируем, что у растений нет доказательств существования таких структур, как нейроны, синапсы или мозг», - пишут авторы. На самом деле такого заявления не было - в манифесте говорилось только о «гомологичных» структурах, - но использование слова «нейробиология» в отсутствие реальных нейронов было явно больше, чем многие ученые могли вынести.
«Да, у растений есть как краткосрочные, так и долгосрочные электрические сигналы, и они используют некоторые химические вещества, подобные нейротрансмиттерам, в качестве химических сигналов», - сказал Линкольн Тайз, заслуженный профессор физиологии растений Калифорнийского университета в Санта-Крус и один из подписавших письмо Альпи. , сказал мне. «Но механизмы сильно отличаются от механизмов настоящей нервной системы». Таиз говорит, что труды нейробиологов по растениям страдают от «чрезмерной интерпретации данных, телеологии, антропоморфизма, философствования и диких спекуляций». Он уверен, что в конечном итоге поведение растений, которое мы еще не можем объяснить, будет объяснено действием химических или электрических путей без обращения к «анимизму». Клиффорд Слейман, профессор клеточной и молекулярной физиологии Йельского университета, который также подписал письмо Альпи (и помог дискредитировать Томпкинса и Берда), был еще более резким. «Разум растений» - это глупое отвлечение, а не новая парадигма », - написал он в недавнем электронном письме. Слейман назвал письмо Альпи «последней серьезной конфронтацией между научным сообществом и психушкой по этим вопросам». Ученые редко используют такой язык, говоря о своих коллегах журналисту, но этот вопрос вызывает сильные чувства, возможно, потому, что он размывает резкую грань, отделяющую царство животных от царства растений. Споры ведутся не столько о замечательных открытиях недавней науки о растениях, сколько о том, как их интерпретировать и назвать: заслуживают ли наблюдаемые у растений поведения, очень похожие на обучение, память, принятие решений и интеллект, этими терминами или эти слова следует использовать исключительно для существ с мозгами. «Разум растений» - это глупое отвлечение, а не новая парадигма », - написал он в недавнем электронном письме. Слейман назвал письмо Альпи «последней серьезной конфронтацией между научным сообществом и психушкой по этим вопросам». Ученые редко используют такой язык, говоря о своих коллегах журналисту, но этот вопрос вызывает сильные чувства, возможно, потому, что он размывает резкую грань, отделяющую царство животных от царства растений. Споры ведутся не столько о замечательных открытиях недавней науки о растениях, сколько о том, как их интерпретировать и назвать: заслуживают ли наблюдаемые у растений поведения, которые очень похожи на обучение, память, принятие решений и интеллект, этими терминами или эти слова следует использовать исключительно для существ с мозгами. «Разум растений» - это глупое отвлечение, а не новая парадигма », - написал он в недавнем электронном письме. Слейман назвал письмо Альпи «последней серьезной конфронтацией между научным сообществом и психушкой по этим вопросам». Ученые редко используют такой язык, говоря о своих коллегах журналисту, но этот вопрос вызывает сильные чувства, возможно, потому, что он размывает резкую грань, отделяющую царство животных от царства растений. Споры ведутся не столько о замечательных открытиях недавней науки о растениях, сколько о том, как их интерпретировать и назвать: заслуживают ли наблюдаемые у растений поведения, очень похожие на обучение, память, принятие решений и интеллект, этими терминами или эти слова следует использовать исключительно для существ с мозгами.
Никто из тех, с кем я разговаривал в разрозненной междисциплинарной группе ученых, работающих над интеллектом растений, не утверждал, что растения обладают телекинетическими способностями или чувствуют эмоции. Никто также не верит, что мы найдем где-нибудь в растениях орган в форме ореха, который обрабатывает сенсорные данные и управляет поведением растений. Скорее всего, с точки зрения ученых, интеллект растений похож на интеллект, который проявляется в колониях насекомых, где он считается эмерджентным свойством множества безмозглых индивидуумов, организованных в сеть. Большая часть исследований интеллекта растений была вдохновлена новой наукой о сетях, распределенных вычислениях и поведении роя, которая продемонстрировала некоторые из способов, которыми удивительно умное поведение может проявляться в отсутствие настоящего мозга.
«Если вы растение, наличие мозга не является преимуществом», - отмечает Стефано Манкузо. Манкузо, пожалуй, самый страстный представитель растений. Худощавый бородатый калабриец лет сорока с небольшим, он больше похож на профессора гуманитарных наук, чем на ученого. Когда я посетил его в начале этого года в Международной лаборатории нейробиологии растений во Флорентийском университете, он сказал мне, что его убеждение в том, что люди сильно недооценивают растения, берет свое начало в научно-фантастической истории, которую он читал в подростковом возрасте. Раса инопланетян, живущих в радикально ускоренном измерении времени, прибывает на Землю и, не в состоянии обнаружить какое-либо движение людей, приходит к логическому выводу, что мы - «инертный материал», с которым они могут поступать как им заблагорассудится. Пришельцы продолжают безжалостно эксплуатировать нас.
По мнению Манкузо, наша «фетишизация» нейронов, а также наша тенденция отождествлять поведение с подвижностью не позволяют нам оценить, на что способны растения. Например, поскольку растения не могут убежать и их часто едят, им хорошо помогает отсутствие незаменимых органов. «Завод имеет модульную конструкцию, поэтому он может потерять до девяноста процентов своего тела, не погибнув», - сказал он. «Ничего подобного в животном мире нет. Это создает устойчивость ».
В самом деле, многие из наиболее впечатляющих способностей растений можно отнести к их уникальному экзистенциальному затруднительному положению, поскольку существа, приросшие к земле, не могут поднять руку и двигаться, когда им что-то нужно или когда условия становятся неблагоприятными. «Сидячий образ жизни», как его называют биологи растений, требует обширного и детального понимания окружающей среды, поскольку растение должно находить все, что ему нужно, и защищаться, оставаясь при этом неподвижным. Для обнаружения еды и выявления угроз требуется высокоразвитый сенсорный аппарат. У растений развилось от пятнадцати до двадцати различных чувств, включая аналоги наших пяти: запах и вкус (они ощущают и реагируют на химические вещества в воздухе или на своем теле); зрение (по-разному реагируют на световые волны разной длины и на тень); прикосновение (виноградная лоза или корень «знает», когда сталкивается с твердым предметом); и, как было обнаружено, звук. В недавнем эксперименте Хайди Аппель, химический эколог из Университета Миссури, обнаружила, что, когда она проигрывала запись гусеницы, жующей лист растения, к которому не прикасались, звук заставлял генетический аппарат растения производить защитные химикаты. Другой эксперимент, проведенный в лаборатории Манкузо и еще не опубликованный, показал, что корни растений будут искать заглубленную трубу, по которой течет вода, даже если внешняя часть трубы была сухой, что предполагает, что растения каким-то образом «слышат» звук текущей воды. . когда она проигрывала запись гусеницы, жующей лист растения, к которому не прикасались, звук заставлял генетический аппарат растения производить защитные химические вещества. Другой эксперимент, проведенный в лаборатории Манкузо и еще не опубликованный, показал, что корни растений будут искать заглубленную трубу, по которой течет вода, даже если внешняя часть трубы была сухой, что предполагает, что растения каким-то образом «слышат» звук текущей воды. . когда она проигрывала запись гусеницы, жующей лист растения, к которому не прикасались, звук заставлял генетический аппарат растения производить защитные химические вещества. Другой эксперимент, проведенный в лаборатории Манкузо и еще не опубликованный, показал, что корни растений будут искать заглубленную трубу, по которой течет вода, даже если внешняя часть трубы была сухой, что предполагает, что растения каким-то образом «слышат» звук текущей воды. .
Сенсорные способности корней растений очаровывали Чарльза Дарвина, который в последние годы своей жизни все больше увлекался растениями; он и его сын Фрэнсис провели множество изобретательных экспериментов с растениями. Многие из них задействовали корень или корешок молодых растений, которые, как продемонстрировали Дарвины, могли чувствовать свет, влажность, силу тяжести, давление и некоторые другие свойства окружающей среды, а затем определять оптимальную траекторию роста корня. Последнее предложение книги Дарвина 1880 года «Сила движения растений» стало для некоторых нейробиологов библейским авторитетом: «Не будет преувеличением сказать, что это верхушка корешка. . . обладая способностью направлять движения соседних частей тела, действует как мозг одного из низших животных; мозг находится внутри переднего конца тела, получение впечатлений от органов чувств и управление несколькими движениями ». Дарвин просил нас думать о растении как о перевернутом животном, с его основными органами чувств и «мозгом» внизу, под землей, а половыми органами вверху.
Why did we buy such huge furniture
«Почему мы купили такую огромную мебель?»
С тех пор ученые обнаружили, что кончики корней растений, помимо ощущения силы тяжести, влажности, света, давления и твердости, также могут воспринимать объем, азот, фосфор, соль, различные токсины, микробы и химические сигналы от соседних растений. Корни, которые собираются столкнуться с непреодолимым препятствием или токсичным веществом, меняют курс, прежде чем вступят в контакт с ним. Корни могут сказать, являются ли ближайшие корни своими или чужими, а если другие, родственными или чужими. Обычно растения соревнуются за корневое пространство с незнакомцами, но, когда исследователи поместили четыре тесно связанных растения морских ракет Великих озер ( Cakile edentula ) в один горшок, растения сдержали свое обычное конкурентное поведение и общие ресурсы.
Каким-то образом растение собирает и объединяет всю эту информацию об окружающей среде, а затем «решает» - некоторые ученые ставят кавычки, указывая на действие метафоры; другие бросают их - в каком именно направлении развернуть его корни или листья. Как только определение «поведения» расширяется и включает такие вещи, как изменение траектории корня, перераспределение ресурсов или выброс мощного химического вещества, растения начинают выглядеть гораздо более активными агентами, реагируя на сигналы окружающей среды. способы более тонкие или адаптивные, чем можно было бы предположить при помощи слова «инстинкт». «Растения воспринимают конкурентов и уходят от них», - объяснил Рик Карбан, эколог из Калифорнийского университета в Дэвисе, когда я попросил его привести пример принятия решений по растениям. «Они более подозрительно относятся к настоящей растительности, чем к неодушевленным предметам, и они реагируют на потенциальных конкурентов, прежде чем их фактически затмевают ». Это изощренное поведение, но, как и большинство видов поведения растений, для животного они либо незаметны, либо действительно очень медленны.
Сидячий образ жизни также помогает объяснить необычайный дар растений к биохимии, который намного превосходит дар животных и, возможно, химиков-людей. (Многие лекарства, от аспирина до опиатов, происходят из соединений, созданных растениями.) Не имея возможности убежать, растения используют сложный молекулярный словарь, чтобы сигнализировать о бедствии, отпугивать или отравлять врагов, а также вербовать животных для оказания им различных услуг. Недавнее исследование, проведенное в журнале Science, показало, что кофеин, производимый многими растениями, может действовать не только как защитное химическое вещество, как считалось ранее, но в некоторых случаях как психоактивный препарат в их нектаре. Кофеин побуждает пчел запоминать конкретное растение и возвращаться к нему, делая их более верными и эффективными опылителями.
Одна из наиболее продуктивных областей исследований растений в последние годы - это сигнализация растений. С начала 1980-х годов было известно, что, когда листья растения заражаются или жеваются насекомыми, они выделяют летучие химические вещества, которые сигнализируют другим листьям о необходимости защиты. Иногда этот предупреждающий сигнал содержит информацию об идентичности насекомого, полученную по вкусу его слюны. В зависимости от растения и нападающего, защита может включать изменение вкуса или текстуры листа или выработку токсинов или других соединений, которые делают мякоть растения менее усвояемой для травоядных животных. Когда антилопы пасутся на деревьях акации, листья выделяют дубильные вещества, которые делают их неаппетитными и трудно перевариваемыми. Сообщалось, что когда еды мало, а акации слишком заросли,
Возможно, самый умный пример передачи сигналов растениями включает в себя два вида насекомых, первый играет роль вредителя, а второй - его истребителя. Некоторые виды, в том числе кукуруза и фасоль, издают химический сигнал бедствия при нападении гусениц. На некотором расстоянии осы-паразиты ловят этот запах, следуют за ним к пораженному растению и продолжают медленно уничтожать гусениц. Ученые называют этих насекомых «растительными телохранителями».
Растения говорят на химическом словаре, который мы не можем напрямую воспринять или понять. Первые важные открытия в области коммуникации между растениями были сделаны в лаборатории в 1980-х годах, когда растения и их химические выбросы были изолированы в камерах из плексигласа, но Рик Карбан, эколог Калифорнийского университета в Дэвисе, и другие поставили перед собой более сложную задачу изучения того, как растения обмениваться химическими сигналами на открытом воздухе, в естественной обстановке. Недавно я посетил исследовательский участок Карбана на полевой станции Сагехен-Крик Калифорнийского университета, в нескольких милях от Траки. На залитом солнцем склоне холма высоко в горах Сьерры он представил мне девяносто девять растений полыни - низкие, медленнорастущие серо-зеленые кусты, отмеченные пластиковыми флажками, - за которыми он и его коллеги внимательно наблюдали больше, чем десятилетие.
Карбан, пятидесятидевятилетний бывший житель Нью-Йорка, худощав, с соломенными белыми кудрями, которых едва сдерживает гибкая шляпа. Он показал, что, когда листья полыни обрезаются весной - имитируя нападение насекомых, которое вызывает выброс летучих химикатов - как подрезанное растение, так и его необрезанные соседи в течение сезона получают значительно меньше повреждений. Карбан считает, что растение предупреждает все свои листья о присутствии вредителя, но его соседи тоже улавливают сигнал и защищаются от нападения. «Мы думаем, что полынь в основном подслушивает друг друга», - сказал Карбан. Он обнаружил, что чем более тесно связаны растения, тем больше вероятность, что они будут реагировать на химический сигнал, предполагая, что растения могут проявлять некую форму распознавания родства.
Полевые работы и сбор данных, необходимые для этих открытий, крайне кропотливы. Внизу луга, освещенного косым светом конца лета, двое сотрудников из Японии, Каори Сиодзири и Сатоми Ишизаки, работали в тени небольшой сосны, сидя на корточках над ветвями полыни, которые Карбан пометил и срезал. Используя кликеры, они подсчитали каждый лист в форме трезубца на каждой ветке, а затем подсчитали и записали каждый случай повреждения листа: один столбец - для укусов насекомых, другой - для болезней. На вершине луга другой сотрудник, Джеймс Бланд, химик-эколог из Англии, обвязал пластиковые пакеты вокруг стеблей полыни и надул в них фильтрованный воздух. Подождав двадцать минут, пока листья испустят летучие вещества, он прокачивал воздух через металлический цилиндр, содержащий абсорбирующий материал, который собирал химические выбросы. В лаборатории газовый хроматограф-масс-спектрометр выдавал список собранных соединений - всего более сотни. Бланде предложила разрешить мне засунуть нос в один из пакетов; воздух был сильно ароматным, с запахом, более близким к запаху лосьона после бритья, чем к духам. Глядя на заросший полынью луг, я с трудом мог представить себе невидимую химическую болтовню, включая крики бедствия, происходящие повсюду, или то, что эти неподвижные растения вообще были вовлечены в какое-либо «поведение». с ароматом, более близким к лосьону после бритья, чем к отдушкам. Глядя на заросший полынью луг, мне было трудно представить себе невидимую химическую болтовню, включая крики бедствия, происходящие вокруг - или то, что эти неподвижные растения вообще были вовлечены в какое-либо «поведение». с ароматом, более близким к лосьону после бритья, чем к отдушкам. Глядя на заросший полынью луг, я с трудом мог представить себе невидимую химическую болтовню, включая крики бедствия, происходящие повсюду, или то, что эти неподвижные растения вообще были вовлечены в какое-либо «поведение».
Исследования в области коммуникации между растениями однажды могут принести пользу фермерам и их урожаям. Химические вещества, наносящие вред растениям, могут использоваться для защиты растений, снижая потребность в пестицидах. Джек Шульц, химик-эколог из Университета Миссури, который в начале 1980-х годов выполнил одну из новаторских работ по сигнализации растений, помогает разработать механический «нос», который прикрепляется к трактору и перемещается по полю. может помочь фермерам идентифицировать растения, подвергшиеся нападению насекомых, позволяя им распылять пестициды только тогда и там, где они необходимы.
Здесь мы практикуем наши предупредительные выстрелы.
«Здесь мы практикуем наши предупредительные выстрелы».
Карбан сказал мне, что в 1980-х годах люди, работающие над коммуникацией растений, столкнулись с тем же возмущением, которое сегодня испытывают ученые, работающие над интеллектом растений (термин, который он осторожно принимает). «Этот материал был чрезвычайно спорным», - говорит он, имея в виду ранние дни исследований в области коммуникации между растениями, работу, которая сейчас является общепринятой. «Мне потребовались годы, чтобы опубликовать некоторые из этих статей. Люди буквально кричали друг на друга на научных собраниях ». Он добавил: «Ученые-растениеводы в целом невероятно консервативны. Мы все думаем, что хотим услышать новые идеи, но на самом деле это не так ».
Явпервые встретился с Карбаном на научном собрании в Ванкувере в июле прошлого года, когда он представил доклад под названием «Связь растений и распознавание родства у полыни». Эта встреча стала бы шестой встречей Общества нейробиологии растений, если бы не тот факт, что под давлением определенных кругов научного истеблишмента название группы было изменено четырьмя годами ранее на менее провокационное Общество передачи сигналов растений и растений. Поведение. Биолог растений Элизабет Ван Волкенбург из Вашингтонского университета, которая была одним из основателей общества, сказала мне, что название было изменено после оживленных внутренних дебатов; она считала, что отказ от «нейробиологии», вероятно, к лучшему. «Кто-то из Национального научного фонда сказал мне, что NSF никогда не будет финансировать что-либо со словами «нейробиология растений». Он сказал, и я цитирую: «Neuro» принадлежит животным ». (Представитель NSF сказал, что, хотя общество не имеет права на финансирование в рамках программы нейробиологии фонда, «NSF не проводит никакого бойкота против общества».) Два соучредителя общества, Стефано Манкузо и Франтишек Балушка яростно возражал против изменения названия и продолжает использовать термин «нейробиология растений» в своей работе и в названиях своих лабораторий.
Встреча состояла из трех дней презентаций PowerPoint, представленных в большом современном лекционном зале Университета Британской Колумбии перед сотней ученых. Большинство статей представляли собой высокотехнические презентации о передаче сигналов растениями - разновидности инкрементальной науки, которая удобно проходит в рамках установленной научной парадигмы, которой стала сигнализация растений. Но горстка ораторов представила работы в значительной степени в рамках новой парадигмы растительного интеллекта, и они вызвали бурную реакцию.
Самым спорным выступлением было «Обучение животных у Mimosa Pudica», неопубликованная статья Моники Гальяно, 37-летнего эколога животных из Университета Западной Австралии, которая работала в лаборатории Манкузо во Флоренции. Гальяно, высокая, с длинными каштановыми волосами, разделенными посередине, основала свой эксперимент на наборе протоколов, обычно используемых для проверки обучения на животных. Она сосредоточилась на элементарном типе обучения, называемом «привыкание», при котором подопытного учат игнорировать нерелевантные стимулы. «Привыкание позволяет организму сосредоточиться на важной информации, одновременно отфильтровывая мусор», - объяснил Гальяно аудитории ученых-растений. Сколько времени нужно животному, чтобы понять, что раздражитель - это «мусор, »И как долго он будет помнить то, чему научился? Экспериментальный вопрос Гальяно был воодушевляющим: можно ли то же самое сделать с растением?
Mimosa pudica , также называемая «чувствительным растением», - это тот редкий вид растений, который ведет себя настолько быстро и заметно, что животные могут наблюдать за ней; Венерина мухоловка - другая. При прикосновении к папоротниковым листьям мимозы они мгновенно складываются, предположительно, чтобы напугать насекомых. У мимозы также сворачиваются листья, когда растение падает или толкается. Гальяно посадил в горшок пятьдесят шесть растений мимозы и установил систему, позволяющую сбрасывать их с высоты пятнадцати сантиметров каждые пять секунд. Каждая «тренировка» включала шестьдесят капель. Она сообщила, что некоторые мимозы начали снова открывать листья после четырех, пяти или шести капель, как если бы они пришли к выводу, что раздражитель можно безопасно игнорировать. «К концу они были полностью открыты», - сказал Гальяно аудитории. «Им уже все равно».
Это была просто усталость? Видимо, нет: когда растения встряхнули, они снова закрылись. «« О, это что-то новенькое », - сказал Гальяно, представляя эти события с точки зрения растений. «Видите ли, вы хотите быть настроенным на то, что приходит что-то новое. Потом мы вернулись к каплям, и они не ответили». Гальяно сообщила, что она повторно проверила свои растения через неделю и обнаружила, что они по-прежнему игнорировали стимул падения, что указывает на то, что они «помнили» то, что узнали. Даже через двадцать восемь дней урок не был забыт. Она напомнила своим коллегам, что в аналогичных экспериментах с пчелами насекомые забыли то, чему они научились, всего через сорок восемь часов. В заключение Гальяно предположил, что «мозг и нейроны - сложное решение, но не необходимое требование для обучения,
Последовал оживленный обмен мнениями. Кто-то возразил, что падение растения не является важным спусковым крючком, поскольку в природе этого не происходит. Гальяно указал, что электрический шок, столь же искусственный спусковой механизм, часто используется в экспериментах по обучению животных. Другой ученый предположил, что, возможно, ее растения не приучены, а просто вырваны. Она утверждала, что двадцать восемь дней будет достаточно времени, чтобы восстановить их запасы энергии.
Выходя из лекционного зала, я столкнулся с Фредом Саком, известным ботаником из Университета Британской Колумбии. Я спросил его, что он думает о презентации Гальяно. «Фигня», - ответил он. Он объяснил, что слово «обучение» подразумевает мозг и должно использоваться только для животных: «Животные могут проявлять обучаемость, но растения развивают адаптации». Он проводил различие между поведенческими изменениями, которые происходят в течение жизни организма, и теми, которые возникают из поколения в поколение. За обедом я сидел с русским ученым, который также был пренебрежительно. «Это не обучение», - сказал он. «Так что обсуждать нечего».
Прогноз на сегодня сварливый.
«Прогноз на сегодня сварливый».
Позже в тот же день Гальяно, казалось, был одновременно уязвлен реакцией на ее выступление и дерзко. Она сказала мне, что адаптация - это слишком медленный процесс, чтобы объяснить наблюдаемое ею поведение. «Как они могут быть адаптированы к чему-то, чего они никогда не испытывали в своем реальном мире?» Она отметила, что некоторые из ее растений обучались быстрее, чем другие, что свидетельствует о том, что «это не врожденная или запрограммированная реакция». Многие из ученых в ее аудитории только что привыкали к идеям «поведения» и «памяти» растений (термины, которые, по словам даже Фреда Сака, он был готов принять); использование таких слов, как «обучение» и «интеллект» в растениях, показалось им, по словам Сэка, «неуместным» и «просто странным». Когда я описал эксперимент Линкольну Тайзу, он предположил, что слова «привыкание» или «десенсибилизация» были бы более подходящими, чем «обучение». Гальяно сказала, что ее статья о мимозе была отклонена десятью журналами: «Ни у одного из рецензентов не было проблем с данными». Вместо этого они отказались от языка, который она использовала для описания данных. Но она не хотела его менять. «Если мы не используем один и тот же язык для описания одного и того же поведения», проявляемого растениями и животными, «мы не сможем его сравнивать», - сказала она.
Рик Карбан утешил Гальяно после ее выступления. «Я прошел через то же самое, просто меня полностью разбили», - сказал он ей. «Но вы делаете хорошую работу. Система просто не готова ». Когда я спросил его, что он думает о статье Гальяно, он ответил: «Я не знаю, все ли у нее прояснилось, но это очень крутая идея, которая заслуживает того, чтобы ее обсудили. Надеюсь, она не расстроится ».
Ученым часто неудобно говорить о роли метафор и воображения в своей работе, но научный прогресс часто зависит от того и другого. «Метафоры помогают стимулировать исследовательское воображение хороших ученых», - написал британский ученый-растениевод Энтони Тревавас в энергичном ответе на письмо Альпи, осуждающее нейробиологию растений. «Нейробиология растений», очевидно, является метафорой: растения не обладают типом возбудимых коммуникативных клеток, которые мы называем нейронами. Тем не менее, введение этого термина вызвало ряд вопросов и вдохновило на серию экспериментов, которые обещают углубить наше понимание не только растений, но, возможно, и мозга. Если есть другие способы обработки информации, другие виды ячеек и сотовых сетей, которые могут каким-то образом вызвать интеллектуальное поведение, тогда мы, возможно, будем более склонны спросить Манкузо:
Манкузо - поэт-философ этого движения, решивший добиться для растений признания, которого они заслуживают, и, возможно, в процессе этого сбить с ног людей. Его несколько величественно названная Международная лаборатория нейробиологии растений, расположенная в нескольких милях от Флоренции, занимает скромный набор лабораторий и офисов в современном здании с низкой посадкой. Здесь горстка сотрудников и аспирантов работает над экспериментами, которые Манкузо придумывает для проверки интеллекта растений. Во время экскурсии по лабораториям он показал мне растения кукурузы, выращенные при свете, которых учили игнорировать тени; саженец тополя, подключенный к гальванометру, чтобы измерить его реакцию на загрязнение воздуха; и камера, в которой ptr-tofмашина - современный вид масс-спектрометра - непрерывно считывает все летучие вещества, выделяемые рядом растений, от тополей и табачных растений до перцев и оливковых деревьев. «Мы составляем словарь всего химического словаря каждого вида», - пояснил он. По его оценкам, в словарном запасе растения содержится три тысячи химических веществ, в то время как, как он сказал с улыбкой, «у среднего студента всего семьсот слов».
Манкузо безумно предан растениям - ученый должен «любить» свой предмет, чтобы отдать ему должное, говорит он. Он также мягок и скромен, даже когда то, что он говорит, возмутительно. В углу его кабинета сидит одинокий фикус бенджамина,или плачущий инжир, а на стенах фотографии Манкузо в комбинезоне космонавта, плавающего в кабине самолета в невесомости; он сотрудничал с Европейским космическим агентством, которое поддержало его исследования поведения растений в условиях микро- и гипергравитации. (Один из его экспериментов был проведен на борту последнего полета космического корабля «Индевор» в мае 2011 года.) Десять лет назад Манкузо убедил фонд флорентийского банка взять на себя большую часть его исследований и помочь основать Общество нейробиологии растений; его лаборатория также получает гранты Европейского Союза.
В начале нашего разговора я спросил Манкузо о его определении «интеллекта». Проведя столько времени с нейробиологами растений, я чувствовал, что мое понимание этого слова становится менее уверенным. Оказывается, я не одинок: философы и психологи спорят по поводу определения интеллекта не менее века, и какой бы консенсус ни был, быстро ускользает. Большинство определений интеллекта можно разделить на две категории. Первый сформулирован так, что для интеллекта нужен мозг; определение относится к внутренним умственным качествам, таким как разум, суждение и абстрактное мышление. Вторая категория, менее связанная с мозгом и метафизическая, подчеркивает поведение, определяя интеллект как способность оптимальным образом реагировать на проблемы, создаваемые окружающей средой и обстоятельствами. Не удивительно,
«Я определяю это очень просто, - сказал Манкузо. «Интеллект - это способность решать проблемы». Вместо мозга «то, что я ищу, - это распределенный разум, как мы видим в стаи птиц». В стае каждой птице достаточно следовать нескольким простым правилам, таким как соблюдение предписанного расстояния от своего соседа, однако коллективный эффект от выполнения простым алгоритмом огромным количеством птиц является сложным и в высшей степени хорошо согласованным поведением. Гипотеза Манкузо состоит в том, что нечто подобное работает и с растениями, тысячи кончиков их корней играют роль отдельных птиц - собирают и оценивают данные из окружающей среды и реагируют на локальные, но согласованные способы, приносящие пользу всему организму.
«Возможно, нейроны переоценены», - сказал Манкузо. «На самом деле это просто возбудимые клетки». У растений есть свои возбудимые клетки, многие из которых находятся сразу за кончиком корня. Здесь Манкузо и его постоянный сотрудник Франтишек Балушка обнаружили необычно высокие уровни электрической активности и потребления кислорода. В серии статей они выдвинули гипотезу о том, что эта так называемая «переходная зона» может быть локусом «корневого мозга», впервые предложенного Дарвином. Идея остается недоказанной и спорной. «Что там происходит, до конца не понятно, - сказал мне Линкольн Тайз, - но нет никаких доказательств того, что это командный центр».
То, как растения делают то, что они делают без мозга - то, что Энтони Тревавас назвал их «бессмысленным мастерством», - вызывает вопросы о том, как наш мозг делает то, что делают они. Когда я спросил Манкузо о функции и расположении памяти у растений, он высказал предположение о возможной роли кальциевых каналов и других механизмов, но затем он напомнил мне, что все еще остается загадкой, где и как хранятся наши воспоминания: «Это могло быть то же самое. вид машин, и выяснение этого на растениях может помочь нам понять это на людях ».
Есть так много доказательств, что мы должны отложить их для другого случая.
«Доказательств так много, что мы должны отложить их для другого дела».
Гипотеза о том, что разумное поведение растений может быть возникающим свойством клеток, обменивающихся сигналами в сети, может показаться надуманной, но способ, которым интеллект возникает из сети нейронов, может не сильно отличаться. Большинство нейробиологов согласятся с тем, что, хотя мозг в целом функционирует как централизованные командные центры для большинства животных, внутри мозга, похоже, нет никакого командного пункта; скорее, можно найти сеть без лидера. Ощущение, которое мы получаем, когда думаем о том, что может управлять растением - что там нет ни одного волшебника за занавеской, дергающего за рычаги, - может в равной степени применимо и к нашему мозгу.
Вромане Мартина Эмиса «Информация» 1995 года мы встречаем персонажа, который стремится написать «Историю растущего унижения» - трактат, в котором рассказывается о постепенном свержении человечества с его положения в центре вселенной, начиная с Коперника. «С каждым столетием мы становимся меньше», - пишет Эмис. Затем пришел Дарвин, который принес унизительную новость о том, что мы - продукт тех же законов природы, которые создали животных. В прошлом веке прежние четкие границы, отделяющие людей от животных - наши монополии на язык, разум, изготовление орудий, культуру и даже самосознание - были размыты одна за другой, поскольку наука предоставила эти возможности другим животным.
Манкузо и его коллеги пишут следующую главу в «Истории растущего унижения». Их проект заключается в разрушении стен между царствами растений и животных, и это не только эксперимент за экспериментом, но и слово за словом. Начните с этого скользкого слова «интеллект». В частности, когда нет доминирующего определения (и когда измерения интеллекта, такие как IQ, оказались предвзятыми в культурном отношении), можно определить интеллект таким образом, который либо усиливает границу между животными и растениями (например, влечет за собой абстрактное мышление) или подрывает его. Нейробиологи растений предпочли определять интеллект демократически, как способность решать проблемы или, точнее, адаптивно реагировать на обстоятельства, в том числе непредвиденные в геноме.
«Я согласен с тем, что люди особенные, - говорит Манкузо. «Мы первый вид, способный спорить о том, что такое интеллект. Но нас отличает количество, а не качество »интеллекта. Мы существуем в континууме с акацией, редисом и бактериями. «Интеллект - это свойство жизни», - говорит он. Я спросил его, почему он думает, что людям легче наделять интеллект компьютерами, чем заводами. (Фред Сак сказал мне, что он может придерживаться термина «искусственный интеллект», потому что интеллект в данном случае видоизменяется словом «искусственный», но не «растительный интеллект». Он не привел никаких аргументов, кроме как «Я». м, говоря, что это немного странно ».) Манкузо думает, что мы готовы принять искусственный интеллект, потому что компьютеры - это наши творения и поэтому отражают наш собственный интеллект в ответ на нас. Они также являются нашими иждивенцами, в отличие от растений: «Если бы мы исчезли завтра, с растениями все было бы хорошо, но если бы растения исчезли. . . » Наша зависимость от растений порождает к ним презрение, считает Манкузо. По его несколько перевернутому взгляду, растения «напоминают нам о нашей слабости».
«Память» может быть еще более сложным словом для применения в разных царствах, возможно, потому, что мы так мало знаем о том, как она работает. Мы склонны думать о воспоминаниях как о нематериальных, но в мозгу животных некоторые формы памяти включают создание новых связей в сети нейронов. Однако существуют способы биологического хранения информации, не требующие нейронов. Иммунные клетки «помнят» свой опыт с патогенами и обращаются к этой памяти при последующих встречах. В отношении растений давно известно, что такие переживания, как стресс, могут изменять молекулярную оболочку хромосом; это, в свою очередь, определяет, какие гены будут подавлены, а какие экспрессированы. Этот так называемый «эпигенетический» эффект может сохраняться и иногда передаваться потомству. В последнее время,
Во время разговора с Манкузо я все время думал о таких словах, как «воля», «выбор» и «намерение», которые он, казалось, довольно небрежно приписывал растениям, как если бы они действовали осознанно. В какой-то момент он рассказал мне о лиане повилики Cuscuta europaea , паразитической белой лозе, которая обвивается вокруг стебля другого растения и высасывает из него питание. Лоза повилики будет «выбирать» среди нескольких потенциальных хозяев, оценивая по запаху, какой из них является наилучшим потенциальным питанием. Выбрав цель, лоза затем выполняет своего рода расчет рентабельности, прежде чем точно решить, сколько катушек следует вложить - чем больше питательных веществ в жертве, тем больше катушек она развернет. Я спросил Манкузо, буквально или метафорически он приписывает намерения растениям.
«Вот, я тебе кое-что покажу», - сказал он. «Тогда скажи мне, есть ли у растений намерение». Он повернул монитор своего компьютера и открыл видео.
Цейтраферная фотография, пожалуй, лучший инструмент, который у нас есть, чтобы преодолеть пропасть между временной шкалой, в которой живут растения, и нашей собственной. Это пример молодой фасоли, снятой в лаборатории в течение двух дней, один кадр каждые десять минут. Металлический столб на тележке стоит в паре футов от него. Бобовое растение «ищет», на что бы залезть. Каждую весну я наблюдаю один и тот же процесс в своем саду в реальном времени. Я всегда предполагал, что бобы просто растут так или иначе, пока в конце концов не натолкнутся на что-то подходящее для лазания. Но видео Манкузо, кажется, показывает, что это бобовое растение «знает» точно, где находится металлический столб, задолго до того, как соприкоснется с ним. Манкузо предполагает, что растение могло использовать форму эхолокации. Есть некоторые свидетельства того, что растения издают тихие щелкающие звуки, когда их клетки удлиняются;
Бобовые растения не тратят впустую ни времени, ни энергии, «глядя» - то есть на рост - куда угодно, кроме как в направлении полюса. И он стремится (другого слова для этого нет): тянуться, растягиваться, бросаться снова и снова, как мухобойка, вытягивая себя еще на несколько дюймов с каждым забросом, пытаясь обернуть свой изгибающийся кончик. полюс. Как только происходит контакт, растение расслабляется; его сжатые листья начинают мягко трепетать. Все это может быть не более чем иллюзией покадровой съемки. Тем не менее, смотреть видео - значит на мгновение почувствовать себя одним из инопланетян в формирующей научно-фантастической истории Манкузо, показавшим окно в измерение времени, в котором эти прежде инертные существа неожиданно оживают, казалось бы, сознательные личности с намерениями.
Умный завод
В октябре я загрузил видео с фасолью на свой ноутбук и поехал в Санта-Крус, чтобы показать его Линкольну Тайзу. Он начал с того, что поставил под сомнение его ценность как научные данные: «Может быть, у него есть еще десять видеороликов, где фасоль этого не делает. Вы не можете взять один интересный вариант и сделать из него обобщение ». Другими словами, поведение фасоли было анекдотом, а не явлением. Таиз также указал, что боб на видео наклонился к столбу в первом кадре. Затем Манкузо прислал мне еще одно видео с двумя совершенно прямостоячими бобовыми растениями, которые демонстрировали очень похожее поведение. Теперь Таиз была заинтригована. «Если он будет постоянно наблюдать этот эффект, это будет захватывающе», - сказал он, - но это не обязательно будет свидетельством намерения растения. «Если явление реально, его можно классифицировать как тропизм», например механизм, заставляющий растения наклоняться к свету. В этом случае стимул остается неизвестным, но тропизмы «не требуют постулирования либо интенциональности, либо« мозгоподобной »концептуализации», - сказал Тайз. «Бремя доказательства последней интерпретации, несомненно, будет лежать на Стефано».
Пожалуй, самое неприятное и тревожное слово из всех, когда мы думаем о растениях, - это «сознание». Если сознание определяется как внутреннее осознание себя, переживающего реальность - «ощущение того, что происходит», по словам нейробиолога Антонио Дамасио, - тогда мы (вероятно) можем с уверенностью заключить, что растения им не обладают. Но если мы определим этот термин просто как состояние бодрствования и осознания своего окружения - «онлайн», как говорят нейробиологи, - тогда растения можно квалифицировать как сознательные существа, по крайней мере, согласно Манкузо и Балушке. «Боб точно знает, что находится в окружающей его среде», - сказал Манкузо. «Мы не знаем, как это сделать. Но это одна из особенностей сознания: вы знаете свое положение в мире. Камень - нет ».
В поддержку своего утверждения о том, что растения осознают свое окружение, Манкузо и Балушка указывают, что растения могут быть выведены в бессознательное состояние с помощью тех же анестетиков, которые выводят животных наружу: лекарства могут вызывать у растений состояние невосприимчивости, напоминающее сон. (Дремлющая венерианская мухоловка не заметит, как насекомое пересекает ее порог.) Более того, когда растения травмируются или подвергаются стрессу, они производят химическое вещество - этилен - который действует на животных как анестетик. Когда я узнал об этом поразительном факте от Балушки в Ванкувере, я осторожно спросил его, имеет ли он в виду предположить, что растения могут чувствовать боль. Балушка, с грубым лицом и большой пулевидной головой, приподнял бровь и бросил на меня взгляд, который, как я понял, означал, что он счел мой вопрос дерзким или абсурдным. Но, видимо, нет.
«Если растения в сознании, то да, они должны чувствовать боль», - сказал он. «Если вы не чувствуете боли, вы игнорируете опасность и не выживаете. Боль адаптивна ». Я, должно быть, проявил некоторую тревогу. «Это страшная идея», - признал он, пожав плечами. «Мы живем в мире, где мы должны есть другие организмы».
Не готовый рассматривать этические последствия интеллекта растений, я почувствовал, как мое сопротивление этой идее усиливается. Декарт, считавший, что только люди обладают самосознанием, не мог поверить в то, что другие животные могут страдать от боли. Поэтому он отверг их крики и вой как простые рефлексы, как бессмысленный физиологический шум. Возможно ли, что мы сейчас совершаем ту же ошибку с растениями? Что аромат жасмина или базилика, или запах свежескошенной травы, столь сладкий для нас, является (как любит говорить эколог Джек Шульц) химическим эквивалентом крика? Или мы, просто задав такой вопрос, снова провалились в мутные воды «Тайной жизни растений»?
У Линкольна Тэза мало терпения к понятию «растительная боль», и он задается вопросом, что в отсутствие мозга могло бы вызывать это чувство. Он выражается лаконично: «Ни мозгов, ни боли». Манкузо более осмотрительный. Мы никогда не сможем с уверенностью определить, чувствуют ли растения боль или их восприятие травм достаточно похоже на восприятие животных, чтобы их можно было назвать одним и тем же словом. (Он и Балушка осторожно пишут о «растительном восприятии боли».) «Мы просто не знаем, поэтому мы должны молчать».
Манкузо считает, что, поскольку растения - чувствительные и разумные существа, мы обязаны относиться к ним с некоторым уважением. Это означает защиту их среды обитания от разрушения и отказ от таких практик, как генетические манипуляции, выращивание растений в монокультурах и обучение их бонсай. Но это не мешает нам их есть. «Растения эволюционировали для того, чтобы их можно было есть - это часть их эволюционной стратегии», - сказал он. Он сослался на их модульную структуру и отсутствие незаменимых органов в поддержку этой точки зрения.
Центральный вопрос, отделяющий нейробиологов растений от их критиков, может заключаться в следующем: требуют ли такие способности, как интеллект, восприятие боли, обучение и память, наличие мозга, как утверждают критики, или же они могут быть отделены от своих нейробиологических опор? ? Вопрос в такой же степени философский, как и научный, поскольку ответ зависит от того, как эти термины определены. Сторонники растительного интеллекта утверждают, что традиционные определения этих терминов являются антропоцентрическими - умный ответ на часто выдвигаемые им обвинения в антропоморфизме. Их попытка расширить эти определения облегчается тем фактом, что значения многих из этих терминов открыты для понимания. В то же время, поскольку эти слова изначально были созданы для описания атрибутов животных, не стоит удивляться неудобному сочетанию растений. Кажется вероятным, что если бы нейробиологи растений захотели добавить префикс «специфический для растений» к интеллекту, обучению, памяти и сознанию (как Манкузо и Балушка готовы сделать в случае боли), то по крайней мере часть этого «Научная полемика» может улетучиться.
На самом деле, я пришел к большему консенсусу в отношении основной науки, чем я ожидал. Даже Клиффорд Слейман, биолог из Йельского университета, подписавший в 2007 году письмо об отказе от нейробиологии растений, готов признать, что, хотя он не думает, что растения обладают интеллектом, он действительно верит, что они способны к «разумному поведению» так же, как пчелы. и муравьи есть. В переписке по электронной почте Слейман подчеркнул это различие: «Мы не знаем, что составляет интеллект, мы знаем только то, что мы можем наблюдать и оценивать как разумное поведение». Он определил «разумное поведение» как «способность приспосабливаться к изменяющимся обстоятельствам» и отметил, что его «всегда следует измерять относительно конкретной среды». Он писал, что люди могут быть или не быть по своей природе более умными, чем кошки:
Те, кто игнорирует историю, имеют право ее повторять.
«Те, кто игнорирует историю, имеют право ее повторять».
Далее Слейман признал, что «разумное поведение могло бы прекрасно развиваться без такого нервного центра, или штаба, или директора, или мозга - как бы вы это ни называли. Вместо «мозга» думайте «сеть». Похоже, что многие высшие организмы связаны внутренней сетью таким образом, что локальные изменения, «такие как то, как корни реагируют на градиент воды, вызывают очень локальные реакции, которые приносят пользу всему организму». С этой точки зрения, добавил он, взгляды Манкузо и Треваваса «в значительной степени соответствуют моему пониманию биохимических / биологических сетей». Он указал, что, хотя человеческое предубеждение в пользу модели «нервного центра» является вполне понятным, у нас также есть вторая, автономная нервная система, управляющая нашими пищеварительными процессами, которая «работает большую часть времени без указаний сверху». «Мозг - это всего лишь один из естественных способов выполнения сложной работы, разумного решения проблем, создаваемых окружающей средой. Но это не единственный способ: «Да, я бы сказал, что разумное поведение - это свойство жизни».
Определение определенных слов таким образом, чтобы объединить растения и животных под одним семантическим зонтом - будь то разум, намерение или обучение - это философский выбор, имеющий важные последствия для того, как мы видим себя в природе. Начиная с «Происхождения видов» мы поняли, по крайней мере, интеллектуально, непрерывность между царствами жизни - что все мы созданы из одной ткани природы. Тем не менее, наш большой мозг и, возможно, наш внутренний опыт позволяют нам почувствовать, что мы должны быть принципиально другими - подвешенными над природой и другими видами, как если бы на каком-то метафизическом «небесном крючке», если воспользоваться фразой философа Дэниела Деннета. Нейробиологи растений намерены отобрать у нас небесный крюк и завершить революцию, начатую Дарвином, но которая остается - по крайней мере, психологически - неполной.
«Мы узнали от Дарвина, что компетентность предшествует пониманию», - сказал Деннетт, когда я позвонил ему, чтобы поговорить с ним о нейробиологии растений. На основе простейших компетенций, таких как включение-выключение компьютера или электрическая и химическая сигнализация клетки, можно создавать все более и более высокие компетенции, пока вы не получите что-то, что очень похоже на интеллект. «Идея о том, что есть яркая грань, с настоящим пониманием и реальным разумом по ту сторону пропасти, а животные или растения - с другой - это архаический миф». Сказать, что более высокие компетенции, такие как интеллект, обучение и память, «ничего не значат в отсутствие мозга», по мнению Деннета, «цереброцентрично».
Все виды сталкиваются с одними и теми же экзистенциальными проблемами - добыванием пищи, защитой, воспроизводством - но в совершенно разных обстоятельствах, и поэтому они развили совершенно разные инструменты, чтобы выжить. Мозги пригодятся существам, которые много передвигаются; но они являются недостатком для тех, кто имеет свои корни. Каким бы впечатляющим оно ни было для нас, самосознание - всего лишь еще один инструмент для жизни, подходящий для одних работ, бесполезный для других. То, что люди так высоко оценили эту конкретную адаптацию, неудивительно, поскольку она была ярким пунктом нашего долгого эволюционного пути наряду с эпифеноменом самосознания, который мы называем «свободой воли».
Линкольн Тайз не только физиолог растений, но и пишет об истории науки. «Начиная с деда Дарвина, Эразма, - сказал он мне, - в изучении биологии растений возникла разновидность телеологии» - привычка приписывать цель или намерение поведению растений. Я спросил Таиза о вопросе «выбора» или принятия решений у растений, когда они должны выбрать между двумя конфликтующими сигналами окружающей среды - например, водой и гравитацией.
«Завод решает так же, как мы выбираем в гастрономе: сэндвич с Рубеном или лох с рогаликом?» - спросила Таиз. «Нет, реакция растения полностью основана на чистом потоке ауксина и других химических сигналах. Глагол «решить» неуместен в растительном контексте. Это подразумевает свободу воли. Конечно, можно возразить, что людям тоже не хватает свободы воли, но это отдельный вопрос ».
Я спросил Манкузо, думает ли он, что растение решает так же, как мы можем выбирать в гастрономе между Рувимом или лохом и рогаликами.
«Да, точно так же», - ответил Манкузо, хотя и указал, что понятия не имеет, что такое Рувим. «Просто поместите нитрат аммония вместо сэндвича с Рубеном (какой бы он ни был) и фосфат вместо лосося, и корни примут решение». Но разве корень не реагирует просто на чистый поток определенных химикатов? «Боюсь, наш мозг принимает решения точно так же».
«Зачем растению заботиться о Моцарте?» покойный этноботаник Тим Плаумен отвечал на вопрос о чудесах, перечисленных в «Тайной жизни растений». «И даже если это так, почему это должно нас впечатлить? Они могут есть свет, разве этого не достаточно? "
Один из способов превознести растения - продемонстрировать их животные способности. Но другой способ - сосредоточиться на всем, что могут делать растения, а мы не можем. Некоторые ученые, работающие над интеллектом растений, сомневаются в том, что акцент «на животных», наряду с одержимостью термином «нейробиология», ошибкой и, возможно, оскорблением растений. «Мне неинтересно превращать растения в маленьких животных», - написал один ученый во время опроса о том, что называть обществом. «Растения уникальны», - написал другой. «Нет причин для этого. . . назовите их полуживотными.
Когда я встретился с Манкузо за ужином во время конференции в Ванкувере, он очень походил на ученого-растения, который пережил случай «зависти мозга» - то, что предположил Тайз, мотивировало неврологов-растений. Если бы мы могли начать понимать растения на их собственном языке, сказал он, «это было бы похоже на контакт с чужой культурой. Но мы могли бы пользоваться всеми преимуществами этого контакта без каких-либо проблем - потому что он не хочет нас уничтожить! » Как растения делают все те удивительные вещи, которые они делают без мозгов? Без передвижения? По мнению Манкузо, заостряя внимание на отличии растений, а не на их сходстве, мы сможем познать ценные вещи и разработать новые важные технологии. Это должно было стать темой его презентации на конференции на следующее утро о том, что он назвал «биовдохновением».
Манкузо собирался начать сотрудничество с выдающимся ученым-компьютерщиком с целью разработки компьютера на базе растений, смоделированного на основе распределенных вычислений, выполняемых тысячами корней, обрабатывающих огромное количество переменных окружающей среды. Его сотрудник, Эндрю Адацки, директор Международного центра нетрадиционных вычислений при Университете Западной Англии, много работал с плесневыми грибами, используя свои вычислительные способности и возможности навигации по лабиринтам. (Слизневые плесени Адамацки, которые являются своего рода амебами, растут одновременно в направлении нескольких источников пищи, обычно овсяных хлопьев, в процессе вычисления и запоминания кратчайшего расстояния между любыми двумя из них; он использовал эти организмы для моделирования транспортных сетей. .) В электронном письме Адамацки сказал, что в качестве основы для биологических вычислений растения обладали как преимуществами, так и недостатками по сравнению с плесневыми грибами. «Растения более крепкие», - писал он, «могут сохранять форму очень долгое время», хотя они медленнее растут и им не хватает гибкости, как у слизевиков. Но поскольку заводы уже являются «аналоговыми электрическими компьютерами», торгующими электрическими входами и выходами, он надеется, что он и Манкузо смогут использовать их для вычислительных задач.
Вы не видели безопасности, пока не видели ее на iPad 2.
«Вы не видели системы безопасности, пока не видели ее на iPad 2».
Манкузо также работал с Барбарой Маццолай, биологом, а затем инженером из Итальянского технологического института в Генуе, над созданием того, что он назвал «плантоидом»: робота, созданного на основе заводских принципов. «Если вы посмотрите на историю роботов, в их основе всегда лежат животные - гуманоиды или инсектоиды. Если вы хотите что-нибудь поплавать, вы посмотрите на рыбу. Но как насчет имитации растений? Что это позволит вам сделать? Исследуй почву! » Благодаря гранту программы Европейского союза «Будущее и новые технологии» их команда разрабатывает «роботизированный корень», который с использованием пластика, который может удлиняться, а затем затвердевать, сможет медленно проникать в почву, определять условия и соответственно изменять траекторию движения. . «Если вы хотите исследовать другие планеты, лучше всего отправить плантоидов».
Самая воодушевляющая часть разговора Манкузо о биовдохновении произошла, когда он обсуждал подземные сети растений. Ссылаясь на исследование Сюзанны Симард, лесного эколога из Университета Британской Колумбии, и ее коллег, Манкузо продемонстрировала слайд, на котором показано, как деревья в лесу организуются в обширные сети, используя подземную сеть микоризных грибов, соединяющую их корни. обмениваться информацией и даже товарами. Эта «широкая древесная сеть», как гласит название одной из статей, позволяет десяткам деревьев в лесу передавать предупреждения о нападениях насекомых, а также доставлять углерод, азот и воду нуждающимся деревьям.
Когда я позвонил Симард по телефону, она рассказала, как она и ее коллеги отслеживают поток питательных веществ и химических сигналов через эту невидимую подземную сеть. Они вводили в ели радиоактивные изотопы углерода, а затем отслеживали распространение изотопов в лесном сообществе, используя различные методы измерения, включая счетчик Гейгера. В течение нескольких дней запасы радиоактивного углерода перелетели с дерева на дерево. Каждое дерево на участке площадью тридцать квадратных метров было подключено к сети; самые старые деревья функционировали как узлы, некоторые из них имели до сорока семи соединений. Схема лесной сети напоминала карту авиалиний.
Схема движения питательных веществ показала, как «материнские деревья» использовали сеть для питания затененных саженцев, включая их потомство, которое деревья, по-видимому, могут распознать как родственников, пока они не станут достаточно высокими, чтобы дотянуться до света. И, в качестве яркого примера межвидового сотрудничества, Симард обнаружил, что ели использовали грибковую сеть для обмена питательными веществами с бумажно-коровыми березами в течение сезона. Вечнозеленые виды уступят место лиственным, когда у них будет лишний сахар, а затем в конце сезона погаснут долги. Для лесного сообщества ценность этой кооперативной теневой экономики, по-видимому, заключается в улучшении общего состояния здоровья, более полном фотосинтезе и большей устойчивости перед лицом беспокойства.
В своем выступлении Манкузо сопоставил слайд с узлами и связями в одной из этих подземных лесных сетей со схемой Интернета и предположил, что в некоторых отношениях первая была лучше. «Заводы могут создавать масштабируемые сети из самоподдерживающихся, самодействующих и самовосстанавливающихся единиц», - сказал он. «Растения».
Когда я слушал Манкузо Лимна о чудесах, разворачивающихся у нас под ногами, мне пришло в голову, что у растений действительно есть тайная жизнь, и это еще более странно и чудесно, чем та, которую описали Томпкинс и Берд. Когда большинство из нас думает о растениях, в той мере, в какой мы вообще думаем о растениях, мы думаем о них как о старых - пережитках более простого, дочеловеческого эволюционного прошлого. Но для Mancuso заводы являются ключом к будущему, которое будет организовано вокруг сетевых, децентрализованных, модульных, повторяющихся, избыточных и экологичных систем и технологий, способных питаться светом. «Растения - великий символ современности». Или должно быть: их безмозглость оказывается их силой и, возможно, самым ценным источником вдохновения, который мы можем от них почерпнуть.
За ужином в Ванкувере Манкузо сказал: «С тех пор, как вы посетили меня во Флоренции, я натолкнулся на фразу Карла Маркса и стал одержим ею:« Все твердое растворяется в воздухе ». Всякий раз, когда мы строим что-либо, мы черпаем вдохновение в архитектуре нашего тела. Таким образом, у него будет прочная структура и центр, но он по своей природе хрупок. В этом смысл этого предложения: «Все твердое растворяется в воздухе». Итак, вот вопрос: можем ли мы теперь представить что-то совершенно другое, вдохновленное растениями? » ♦