植物的智能(下篇)

2015年的最新研究

植物對環境的感知

植物因為固定而無法移動，因此更能察覺周遭環境。植物具有15個不同的光感受器(photoreceptor)以觀察四周環境和光線性質及方向，動物則較少。

植物有短期和長期記憶

植物長期記憶的許多例子包括輕微刺激使植物對即將面臨的嚴厲攻擊有所準備，該等攻擊將無任何警訊即可置植物於死地，因此植物會持續記憶它們的防禦準備。野草對寒冷的記憶會延續長達一年，植物因有防備方能對寒冷有較佳的反應，乾旱也會導致延續性的防備。此外，植物對疾病和施於其身的化學物質之防備可延續數年之久，當攻擊來臨時，這種防備可使植物產生更為強烈的反應，目前的假說認為在記憶過程中可遺傳的基因表達型會發生改變(epigenetic changes)。

短期記憶以捕蠅草最廣為人知，必須在30秒內兩次接觸方閉合，它會以儲存分子(molecules)的方式記憶第一次接觸，當發生第二次接觸時，因分子數量增多而引發閉合反應。至於含羞草的記憶約一個月，當一個泡沫滴落，它會閉合葉片，但若泡沫繼續滴落則不再閉合葉片，因為無虞危險。不過，若是被人手觸及，它們一定閉合葉片。一個月之後，它們依然可以分辨出泡沫滴落(不閉合葉片)和人手觸及(閉合葉片)。

植物能感覺痛苦?

植物察覺周遭環境並用許多不同方式予以反應，甚至有人認為植物會感覺痛苦，乙烯對人和其他動物是有麻醉性的，但植物則會加以製造做為一種調控分子，當它們遭受壓迫如被攻擊、啃食或切割時，就會產生較多的乙烯，再如遇到附近植物被傷害時，也會產生乙烯回應。當果實成熟時，更會產生大量乙烯。

基因機制

當植物被切割或受傷時，它會展開一個複製全部基因的過程，因而得以另一組不同的基因迅速回復。無論光線、雨、土壤性質、昆蟲和草食動物都會使植物產生特定的複製因子(transcription factors)而引發基因轉換。

感知氮

氮的供給會在葉綠粒(chloroplast)中產生穀胺醯胺(glutamine)以儲存氮，爾後再將之提供給不同的管道(passways)，有一種特定的穀胺醯胺濃度感受蛋白質名PII者，存在於從藻類、苔癬到開花植物等所有植物之中，它測量可利用的燃料數量，當穀胺醯胺濃度高時，PII會發出訊號以增加氨基酸(amino acids)。

PII是一個小的迴路用以包裹住自由的穀胺醯胺分子，當穀胺醯胺數量足夠時，它就展開而引發新陳代謝作用。

植物調控和微生物的共生關係

一個新研究顯示豆科植物調控它們和土壤細菌的共生關係，是透過利用細胞分裂素訊號分子從枝芽和葉片傳到根部以控制氮工廠的微生物數量。上傳訊號是縮氨酸，枝芽內的激酶酵素(kinase enzymes)感受到訊號後，會產生對多量根的抑制因子，以便維持適量的根部工廠。

植物預為照顧後代或幼苗

植物會將部分種子保存於莖幹，其餘部分則釋放出來，當螞蟻等種子搜尋者攻擊植物時，種子仍可安全無虞並汲取經驗，一旦萌芽條件改善，隨即釋放種子，而且更為強壯和安全。

植物也會和後代暫時共享根部以確保一個好的開始，一直等到後代的根部足夠強壯為止。雌性蕨類植物會對其它周遭同類植物分泌赤黴素(gibberellin)以改變附近植物成為雄性，進而獲取較好的授粉。

野草發送求救訊號

新割野草的氣味最近幾年來一直被認定為植物表現危難訊號的方式，不過，新研究則謂氣味也是在召喚益蟲前來救援，這種化學訊號吸引黃蜂來進食植物並下蛋於害蟲，例如脂肪酸訊號會產生茉莉酮酸(jasmonic acid)以展開對昆蟲的防衛，同時吸引黃蜂下蛋於毛蟲身上。

以往研究摘要

菟絲子(dodder)被描述成可能是最聰明的植物，它利用味覺、嗅覺、移動和觸覺以操縱其它植物，並劫持和轉移它們的基因。菟絲子可長距離感知其它植物，然後趨向它生長，放置觸鬚以測量它的營養水準，菟絲子這時或者離去或者纏繞植物並使用特定吸管(haustoria)汲取營養物和水分，它也取走大量的分子如DNA、RNA，包括病毒(viruses)，並將該等基因資訊和病毒傳送到其它植物。菟絲子也利用傳訊者RNA追蹤植物的狀況或改變它，這類似於和微生物之間的橫向基因移轉。

以往研究顯示植物憑藉觸覺、視覺、聽覺、嗅覺進行精密的溝通和防衛，植物也展現複雜的解決問題、計畫、溝通，以及對其它植物、微生物和動物的防衛等能力。

數學能力---即使光線和糖數量透過實驗加以改變，植物仍然能夠計算出延續整晚所需精確的糖數量。

記憶---植物展現短期記憶、免疫記憶和跨世代的長期記憶能力。

工程能力---植物能夠對周遭環境進行工程建設以增加存活力，例如堆置較多的土壤和改變高度。

複雜的視覺---一些只能從顯微鏡裡看到的植物(microscopic plants)能看見四種不同顏色並同時傳送，因而使它們具備優勢把自己放在正確位置進行光合作用。

利他行為---蒿屬植物(sagebrush)被鹿、蚱蜢和其牠捕食性動物啃食時，會在空氣中發出化學訊號給同伴啟動防衛。

和蜜蜂進行電的溝通(electric communication)---當蜜蜂停降在花朵上，植物即會改變電的潛能，花朵利用鮮艷顏色、氣味和電力吸引蜜蜂，蜜蜂也是從電的訊號瞭解花朵。

溝通---植物利用根、空氣、聲音或磁力對其他植物發送訊號，植物會對化學物質、接觸、壓力、聲音、重力、光線和磁力等做出反應。例如紅番椒(chili bean)植物會發送聲音或磁力訊號以警示競爭性茴香植物的出現，水果也會發送訊號增加成熟度，真菌以絲線在森林中植物之間長距離發送營養物和資訊，而植物則利用它們警告捕食性動物，必要時也會切斷它們。

植物和微生物之間的連續溝通---植物和微生物、菌類或其它植物不斷的進行溝通以共同建立氮素，除利用化學訊號溝通外，植物也能感知友菌或敵菌，只須依靠接觸單一菌類細胞即可啟動合作或抵制訊號，假如感知極端危險，植物會殺死接觸到的細胞來救命。

防衛---植物能製造複雜的毒素殺死捕食性動物，芥子植物在遭到真菌孢子著陸之前，就會先行計畫產生強力毒素，數量大到甚至對植物本身造成危險。其他發現諸如植物在五分鐘內即可釋放化學物質攻擊捕食性動物，植物會反射蝙蝠訊號引導牠們前來覓食捕食性動物，植物會分泌毒液殺死昆蟲卵或長出瘤以去除卵，植物會分泌化學物質以影響昆蟲行為，有的是驅逐蚜蟲，有的則是吸引黃蜂來吃蚜蟲。番茄在遭到昆蟲傷害時，會在空氣中發送化學訊號警示其他番茄，其他番茄接收化學訊號後則會將之轉變成一種有毒化學物質，亦即將一個訊號變成一種武器。當幼蟲啃食葉片，植物可感知震動而激發防衛性化學物質，這種震動僅移動植物萬分之一英吋而已。

綜言之，有關植物行為的研究完成的愈多，它們非比尋常的能力就愈發受到矚目，植物能夠彙整許多型態的資訊以進行聰明的決策和調整，它們更顯出對年幼者和家庭的關愛、利他行為和驚人的記憶，我們怎可懷疑植物的智能?

(本文譯自.Jon Lieff,M.D.“Searching for the Mind” Plant Intelligence Primer and Update 2015,January 4, 2015.)